Теплообменный элемент с пространственной решетчатой упорядоченной структурой и центральным телом Российский патент 2025 года по МПК H01L23/367 H05K7/20 

Заявленное изобретение относится к теплообменным устройствам, например, радиаторам, содержащим пространственную решетчатую упорядоченную структуру. Указанные устройства имеют универсальный характер, их можно использовать, например, для охлаждения микропроцессоров, силовых транзисторов, элементов электропитания, энергетических установок и др.

Далее в тексте заявителем приведено пояснение терминов, которое необходимо для облегчения однозначного понимания сущности заявленных материалов и исключения противоречий и/или спорных трактовок при выполнении экспертизы по существу.

Решетчатый элемент – ячейка, может быть разного размера и различной формы.

Слой – двумерная последовательность связанных между собой одинаковых решетчатых элементов толщиной в один решетчатый элемент (ячейку).

Центральное тело – в контексте настоящего описания центральная неполая часть заявленного теплообменного элемента конусообразной формы с вогнутой боковой поверхностью.

Границы «структуры» теплообменного элемента – внешние границы теплообменного элемента.

Активное развитие радиоэлектронного и электросилового оборудования в последние 10-15 лет привело к значительному росту тепловыделения с единицы площади компонента. В таких условиях использование традиционных радиаторов в пассивных или активных системах охлаждения зачастую уже не обеспечивает адекватного отвода тепла и приводит к возникновению локального перегрева. При этом нарушение теплового режима эксплуатации является наиболее распространенной причиной выхода из строя электронных и электросиловых компонентов. Для повышения эффективности работы систем отвода тепла возможно использовать теплообменные элементы с пространственной решетчатой структурой или упорядоченной пористостью. Такой подход позволяет обеспечить оптимальные режимные параметры теплоотдачи в условиях свободной и вынужденной конвекции, а также кипения.

На дату подачи настоящей заявки в мире существует проблема отвода тепловых потоков высокой плотности от различных тепловыделяющих элементов энергетического, радиоэлектронного и электросилового оборудования. При этом для обеспечения высокой надежности теплоотдающие элементы должны быть максимальны просты конструктивно и эксплуатационно. Применение пространственных решетчатых конструкций с центральным телом позволяет повысить теплоотдачу и, как следствие, увеличить теплоотвод от охлаждаемых элементов.

Известно изобретение по патенту № WO2013053174 (A1) «Высокоэффективный радиатор с пористой металлической структурой», сущностью является высокоэффективный радиатор с пористой металлической структурой, содержащий пластинчатую теплопроводную часть, соединенную с источником тепла, и блочную теплоотводящую часть, соединенную с теплопроводной частью, отличающийся тем, что: теплоотводящая часть (1) представляет собой пористую металлическую конструкцию, теплопроводная часть (3), соединенная с теплопроводной частью (2), равномерно распределена в теплоотводящей части, а теплопроводная часть, теплопроводящая полоса и теплоотводящая часть представляют собой единую конструкцию. Высокоэффективный радиатор с пористой металлической структурой, отличающийся тем, что теплопроводные полосы расположены через равные промежутки, а теплопроводные полосы соединены как одно целое с образованием трехмерной сетчатой структуры.

Недостатками известного технического решения является:

– недостаточно полного взаимодействия теплоносителя с пространственной решетчатой структурой вследствие наличия застойных зон в ее центральной части;

– большего значения внутреннего контактного термического сопротивления вследствие наличия застойных зон в ее центральной части;

– отсутствие комбинированного теплоотвода (конвекция и теплопроводность), вследствие отсутствия центрального тела.

Известно изобретение по патенту № US20080149304 «Способ изготовления компонента теплообменника», сущностью по отношению к устройству является стержневой компонент теплообменника, содержащий основание с по меньшей мере одним слоем материала с высокой теплопроводностью на его верхней поверхности, трехмерный сердцевинный компонент, изготовленный из металла с высокой теплопроводностью, имеет сплошную смоделированную конструкцию и содержит трехслойную периодическую конструкцию, повторяющуюся в трех измерениях.

Недостатками известного технического решения является:

– недостаточно полного взаимодействия теплоносителя с пространственной решетчатой структурой вследствие наличия застойных зон в ее центральной части;

– большего значения внутреннего контактного термического сопротивления вследствие наличия застойных зон в ее центральной части;

– отсутствие комбинированного теплоотвода, вследствие отсутствия центрального тела.

Наиболее близким по совокупности признаков, выбранным заявителем в качестве прототипа, является статья [Лопатин А.А., Габдуллина Р.А., Биктагирова А.Р., Терентьев А.А. Теплоотдача радиатора с пространственной решетчатой упорядоченной структурой в условиях свободной конвекции. // Вестник Международной академии холода. 2023. № 4. С. 33-43]. Сущностью является изготовление и исследование теплоотдачи теплообменных элементов (ТЭ), которые представляют собой ТЭ с пространственной решетчатой структурой, изготовленные методом селективного лазерного плавления хромоникелевого порошка. ТЭ имеют прямоугольную форму с габаритами 15x15 мм по основанию и 20 мм по высоте. Внутренняя структура радиаторов представляет собой пространственную решетчатую систему. Конкретно, элементарные ячейки этих решеток являются объемно-центрированными кубическими. Это означает, что внутри каждого куба находится дополнительная решетчатая структура, распределяющая тепло и обеспечивающая более эффективное охлаждение за счет увеличенной площади поверхности. Представлены два варианта радиаторов с различной степенью пористости (Радиатор №1 с пористостью П1=0,12461, радиатор №2 с пористостью П2=0,0676). ТЭ крепятся на металлизированной подложке, оснащенной специальными элементами для установки на экспериментальный стенд. При проведении испытаний учитывали тепловые потери через торцевые поверхности подложки и крепежные элементы, которые не превышали 3% от общего теплового потока.

Недостатками прототипа является:

• недостаточно эффективная теплоотдача по сравнению с заявленным техническим решением вследствие:

– недостаточно полного взаимодействия теплоносителя с пространственной решетчатой структурой теплообменного элемента вследствие наличия застойных зон в его центральной части, что снижает коэффициент теплоотдачи,

– большего значения внутреннего контактного термического сопротивления вследствие наличия застойных зон в центральной части теплообменного элемента,

– отсутствия комбинированного теплоотвода вследствие отсутствия центрального тела;

• неструктурированное движение теплоносителя внутри ТЭ в условиях вынужденной конвекции, что повышает риск турбулентности и снижения эффективности конвективного теплообмена вследствие отсутствия центрального тела с вогнутой боковой поверхностью;

• неравномерное распределение тепла (теплового потока) по всей площади ТЭ, что увеличивает (локальные) зоны перегрева и снижает общую эффективность работы радиатора вследствие отсутствия центрального тела с вогнутой боковой поверхностью.

Технической проблемой, решаемой настоящим изобретением, и его техническим результатом является создание теплообменного элемента с пространственной решетчатой упорядоченной структурой и центральным телом, позволяющего по сравнению с прототипом достигнуть:

• повышения эффективности теплоотдачи путем:

– более полного взаимодействия теплоносителя с теплообменным элементом вследствие его выполнения с центральным телом, что приводит к ликвидации застойных зон в его центральной части, и, соответственно, повышает теплоотвод.

– меньшего значения внутреннего контактного термического сопротивления вследствие выполнения теплообменного элемента с центральным телом, что приводит к отсутствию застойных зон в его центральной части,

– комбинированного теплоотвода, включающего теплоотвод с решетчатой упорядоченной структуры и теплоотвод с центрального тела;

• более плавное и направленное движение воздушного потока внутри ТЭ, что способствует уменьшению турбулентности и повышению эффективности конвективного теплообмена вследствие выполнения боковой поверхности центрального тела вогнутой;

• более равномерное распределение тепла по всей площади ТЭ, что уменьшает зоны перегрева и повышает общую эффективность работы ТЭ вследствие выполнения боковой поверхности центрального тела вогнутой.

Сущностью заявленного технического решения является теплообменный элемент с пространственной решетчатой упорядоченной структурой и центральным телом, выполненный методом селективного лазерного плавления из металла, содержащий корпусную поверхность с возможностью контакта с генерирующим тепло устройством, охлаждающую часть, содержащую пространственную решетчатую упорядоченную структуру, образованную слоями решетчатых элементов, расположенных друг над другом и соединенных друг с другом в точках соединения, характеризующийся тем, что содержит дополнительно центральное неполое тело в форме конуса с вогнутой боковой поверхностью, соединенное с корпусной поверхностью своим основанием и выполненное таким образом, чтобы его верхняя часть и основание не выходили за границу «структуры» теплообменного элемента; при этом охлаждающая часть выполнена вокруг центрального неполого тела и соединена с ним и с корпусной поверхностью; при этом количество слоев решетчатых элементов составляет 2-100, а размер одного решетчатого элемента 0,1-100 мм. Теплообменный элемент с пространственной решетчатой упорядоченной структурой и центральным телом по п.1, характеризующийся тем, что форма решетчатых элементов выполнена или призматической, или цилиндрической, или сферической, или искривленной осесимметричной.

Заявленное техническое решение иллюстрируется Фиг.1 – Фиг.4.

На Фиг.1. представлен заявленный теплообменный элемент, где:

1 – корпусная поверхность,

2 – центральное неполое тело,

3 – охлаждающая часть, содержащая пространственную решетчатую упорядоченную структуру,

4 – слои решетчатых элементов,

5 – решетчатый элемент (ячейка).

На Фиг.2 представлены ТЭ с различными видами решетчатых элементов.

На Фиг.3 приведена Таблица 1, в которой представлены параметры заявленного теплообменного элемента (ТЭ) и решетчатых элементов (РЭ) по Примерам 1 – 4.

На Фиг.4 приведена Таблица 2, в которой представлены значения коэффициентов теплоотдачи (КТ) и контактного термического сопротивление (КТС) теплообменного элемента заявленного (ТЭ-З) и теплообменного элемента по прототипу (ТЭ-П) по Примерам 5 – 8.

Далее заявителем приведено описание заявленного технического решения.

Заявленный технический результат достигается разработкой теплообменного элемента с пространственной решетчатой упорядоченной структурой (далее – теплообменный элемент, или ТЭ), содержащего центральное неполое тело.

Преимущество заявленного технического решения состоит в повышении эффективности теплоотдачи за счет обеспечения максимально эффективного взаимодействия теплообменного элемента с потоками теплоносителя и устранении застойных зон за счет наличия в ТЭ центрального тела.

Далее заявителем приведена конструкция заявленного теплообменного элемента.

Заявленный теплообменный элемент выполнен методом селективного лазерного плавления из металла, например, сплава железа, алюминия, меди и др., и содержит (Фиг.1):

– корпусную поверхность 1 с возможностью контакта с генерирующим тепло устройством;

– центральное неполое тело 2 в форме конуса с вогнутой боковой поверхностью, соединенное с корпусной поверхностью 1 своим основанием и выполненное таким образом, чтобы его верхняя часть и основание не выходили за границу «структуры» теплообменного элемента;

– охлаждающую часть 3, выполненную вокруг центрального неполого тела 2 и соединенную с ним (центральным неполым телом 2) и с корпусной поверхностью 1;

При этом охлаждающая часть 3 содержит пространственную решетчатую упорядоченную структуру (далее – решетчатая структура), которая образована 2-100 слоями 4 решетчатых элементов (ячеек) 5, расположенных (слои 4) друг над другом и соединенных друг с другом в точках соединения.

При этом размер одного решетчатого элемента (ячейки) 5 составляет 0,1-100 мм.

При этом форма решетчатых элементов (ячеек) 5 в частных случаях выполнения: призматическая, или цилиндрическая, или сферическая, или искривленная осесимметричная (Фиг.2).

Далее заявителем приведены примеры осуществления заявленного технического решения.

Пример 1. Изготовление заявленного теплообменного элемента с 2 слоями решетчатых элементов, размером решетчатых элементов 100 мм, призматической формы, из сплава PH1.

Заявленный теплообменный элемент выполнен методом аддитивного производства, конкретно – путем селективного лазерного плавления (СЛП) из металлического порошка, например, PH1, для формирования радиатора с охлаждающей конструкцией.

Процесс начинают с создания 3D модели заявленного теплообменного элемента, а затем разделения данных 3D файла на слои, с созданием 2D-изображения каждого слоя, например, с 2 слоями решетчатых элементов, размером решетчатых элементов 100 мм, призматической формы.

Затем в 3D модель теплообменного элемента интегрируют конусообразное центральное тело из металла, например, сплава железа, например, PH1, таким образом, чтобы его верхняя часть и основание не выходила за границу «структуры» теплообменного элемента.

Далее указанный файл загружают в пакет программного обеспечения, который позволяет интерпретировать и создавать заявленный теплообменный элемент с помощью различных типов машин для аддитивного производства.

В процессе СЛП слои металлического порошка равномерно распределяют на металлическую подложку, которую крепят к делительному столику, который перемещается по вертикальной оси. Процесс производится внутри камеры, содержащей строго контролируемый объем инертного газа, например, аргона или азота. После того как слой металлического порошка распределяют на металлической подложке, каждый геометрический срез детали сплавляется путем выборочного применения лазерной энергии к поверхности детали путем направления сфокусированного лазерного луча при помощи двух высокочастотных сканирующих зеркал по осям X и Y. Энергией лазера обеспечивается полное сплавление/спекание частиц с образованием заявленного металлического теплообменного элемента. Процесс повторяется слой за слоем, пока теплообменный элемент не будет построен.

Особенностью процесса СЛП теплообменного элемента с центральным телом является уменьшение мощности лазера на 25% (по сравнению с остальным телом) при сканировании области центрального тела, с целью недопущения перегрева центрального тела с образованием его пористости или коробления.

В результате получили заявленный теплообменный элемент с пространственной решетчатой упорядоченной структурой и центральным телом, с параметрами: 2-мя слоями решетчатых элементов, размером решетчатых элементов 100 мм, призматической формы решетчатых элементов, выполненный из металла – сплава нержавеющей стали PH1 – см. Таблицу 1 на Фиг.3.

Для сравнения был изготовлен теплообменный элемент по прототипу с аналогичными параметрами решетчатых элементов.

Результаты приведены в Таблице 2 на Фиг.4.

Примеры 2–4. Изготовление заявленного теплообменного элемента с различным количеством слоев решетчатых элементов, различными размерами, формой решетчатых элементов, материалом ТЭ.

Проводят последовательность действий по Примеру 1, отличающуюся тем, что берут различное количество слоев решетчатых элементов, различные размеры одного решетчатого элемента, различные формы решетчатых элементов, различные металлы – см. Таблицу 1 на Фиг.3.

Для сравнения были изготовлены теплообменные элементы по прототипу с аналогичными параметрами решетчатых элементов.

Результаты приведены в Таблице 2 на Фиг.4.

Из данных, приведенных в Таблице 2, видно, что значения коэффициентов теплоотдачи пространственной решетчатой упорядоченной структурой, центрального тела, теплообменного элемента в целом, контактного термического сопротивления заявленного теплообменного элемента превышает значения соответствующих показателей по прототипу.

Примеры 5–6. Использование заявленного теплообменного элемента по сравнению с прототипом в условиях вынужденной конвекции.

Были измерены коэффициенты теплоотдачи пространственной решетчатой упорядоченной структуры, центрального тела, контактное термическое сопротивление заявленного теплообменного элемента по Примерам 1 – 4.

Экспериментальные исследования были проведены согласно методическим основам научных исследований [Гортышов, Ю.Ф. Теория и техника теплофизического эксперимента. 2-е изд., перераб. и доп. / Ю.Ф. Гортышов, Ф.Н. Дресвянников, Н.С. Идиатуллин и др. / Под ред. В.К. Щукина. М.: Изд-во «Энергоатомиздат». 1993. 448 с. И Сергеев, А.Г. Метрология. Учеб. пособие для вузов / А.Г. Сергеев, В.В. Крохин / М.: Изд-во «Логос». 2002. 408 с.].

Для экспериментальных исследований теплоотдачи и изучения влияния центрального тела в условиях вынужденной конвекции была использована экспериментальная установка, созданная по схеме разомкнутого расходного контура. Установка состояла из системы подачи воздуха, рабочего участка и системы измерений. Система подачи (всасывания) воздуха представляла собой воздуходувку с шиберной задвижкой для регулирования расхода воздуха, а также трубку Пито и измеритель динамического давления.

Объектами исследования являлись системы охлаждения:

– по прототипу – теплообменный элемент № 1,

– по заявленному решению – теплообменный элемент № 2.

Для проведения натурных экспериментов был разработан и создан нагреватель-имитатор – «тепловой клин», обеспечивающий равномерно распределенный по торцевой плоскости тепловой поток в диапазоне от 5 до 150 Вт в сочетании с ее изотермичностью. Регулирование мощности электронагревателя осуществлялось лабораторным трансформатором.

Система измерений включала:

– хромель-копелевые термопары, установленные на поверхностях радиаторов и на поверхности центрального тела и подключенные к персональному компьютеру с блоком преобразования сигналов термопар SCXI-1130 и процессором NL PXIe-1075 (снятие показаний осуществлялось в среде программирования NI LabVIEW),

– термометр для измерения температуры окружающего воздуха,

– датчик напряжения и тока,

– ваттметр 12 для контроля мощности.

Теплообменный элемент № 1 (по прототипу) представлял собой радиатор прямоугольной формы с охлаждающей структурой. Ширина радиатора – 12 см, высота – 20 см, длина – 13 см. Выполнен методом селективного лазерного плавления, из сплава нержавеющей стали PH1.

Теплообменный элемент № 2 (по заявленному решению) представлял собой радиатор, выполненный методом селективного лазерного плавления из того же сплава, содержащий 2 слоя призматических решетчатых элементов размером 100 мм. Общая ширина – 12 см, высота – 20 см, длина – 13 см. Таким образом, размер заявленного ТО равен размеру ТО по прототипу для чистоты эксперимента.

Эксперименты в условиях вынужденной конвекция проводились следующим образом.

Рабочая среда (газ или жидкость) проходит через решетчатую структуру, контактируя с поверхностью центрального тела. На входе поток рабочей среды направляется к центральному телу через решетчатую структуру. Таким образом обеспечивается равномерное распределение потока теплоносителя. Далее рабочая среда обтекает вогнутую поверхность центрального тела, создавая интенсивные турбулентные потоки. Кроме того, вогнутая поверхность центрального тела обеспечивает минимизацию гидравлического сопротивления при дополнительным разгоне потока, осуществляемом за счет формирования подобия диффузионного канала. После прохождения участка с центральным телом поток направляется на выход из теплообменного элемента. Центральное тело помогает предотвратить образование застойных зон теплоносителя в центральной части решетчатого ТЭ, которые являются причиной роста внутреннего термического сопротивления, и, как следствие, снижения интенсивности теплоотдачи. За счёт увеличения скорости течения и создания турбулентности центральное тело минимизирует образование этих застойных зон. Вогнутая форма центрального тела способствует созданию локализованных вихревых потоков, которые увеличивают скорость и перемешивание потока, тем самым увеличивая скорость передачи тепла от центрального тела к рабочей жидкости или наоборот. Таким образом, турбулентность и уменьшение застойных зон создают высокий температурный градиент на поверхности центрального тела, что способствует более интенсивному теплообмену.

Для проведения экспериментов варьировались следующие параметры:

Q – мощность нагрева рабочего участка при помощи нагревателя: максимально допустимая мощность равнялась 200 Вт;

G – расход набегающего (охлаждающего) потока от 0,05 кг/с до 0,75 кг/с.

После включения воздуходувки на приборах устанавливали необходимые параметры нагрева и стабилизировали расход всасывающего потока теплоносителя. Далее, после выхода режима нагрева на стационарность, для расчета отводимой мощности нагрева производили замеры следующих значений: мощность на ваттметре; температурные показания с персонального компьютера; динамическое давление на измерителе давления.

Все данные фиксировались на персональном компьютере в виде электронной таблицы Excel. Обработка экспериментальных данных заключалась в расчете значений коэффициента теплоотдачи на различных режимах.

Дополнительно была произведена фиксация температур с поверхностей центрального тела и расчета его коэффициента теплоотдачи. Интегральный результат оценивался по эффективному сопротивлению теплоотдачи решетчатого радиатора Rα (отношение разности температуры на верхней поверхности радиатора и температуры окружающего воздуха к тепловому потоку)

По результатам эксперимента при максимальной тепловой нагрузке и максимальном режиме обдува коэффициент теплоотдачи в среднем составил:

– теплообменного элемента № 1 = 32 Вт/м²К (по прототипу),

– теплообменного элемента № 2 = 45 Вт/м²К (по заявленному решению),

– центрального тела ТЭ №2 = 37 Вт/м²К (по заявленному решению),

– Rα теплообменного элемента № 1 = 5 К/Вт (по прототипу),

– Rα теплообменного элемента № 2 = 4 К/Вт (по заявленному решению).

При этом заявленное изобретение универсально, так как позволяет более эффективно по сравнению с прототипом отводить тепловые потоки высокой плотности в различных условиях, например, в условиях свободной конвекции (Примеры 7, 8).

Примеры 7–8. Использование заявленного теплообменного элемента в условиях свободной конвекции.

В условиях свободной конвекции наибольшая эффективность работы теплообменного элемента будет реализовываться при максимальном температурном перепаде между рабочим участком и окружающей средой. Это обусловлено тем, что движение теплоносителя в условиях свободной конвекции происходит под действием массовых сил. При этом, нижние слои более нагретого теплоносителя поднимаются наверх, оттесняя менее нагретые, и, следовательно, более плотные слои вниз.

Провели последовательность действий по Примерам 5 – 6, отличающуюся тем, что в экспериментах отсутствовала система подачи воздуха.

Теплообменный элемент № 1 (по прототипу) представляет собой радиатор прямоугольной формы с охлаждающей структурой, ширина радиатора – 5 см, высота – 10 см, длина – 5 см. Выполнен методом селективного лазерного плавления, например, из сплава меди М1.

Теплообменный элемент № 2 (по заявленному решению) представляет собой радиатор, выполненный методом селективного лазерного плавления, например, из сплава меди М1, содержащий, например, 50 слоев решетчатых элементов сферической формы высотой по 2 мм каждая, всего высота – 10 см, ширина – 5 см, длина – 5 см.

Результаты экспериментальных исследований теплоотдачи от заявленного ТО в условиях свободной конвекции показали высокую эффективность использования переменной плотности теплоотдающих элементов. Результаты приведены в Таблице 2 на Фиг.4.

Таким образом, из описанного выше можно сделать вывод, что заявителем решена техническая проблема и достигнут заявленный технический результат, а именно: создан теплообменный элемент с пространственной решетчатой упорядоченной структурой и центральным телом, позволяющий по сравнению с прототипом достигнуть:

• повышения эффективности теплоотдачи путем:

– более полного взаимодействия теплоносителя с теплообменным элементом вследствие его выполнения с центральным телом, что приводит к отсутствию застойных зон в его центральной части, и, соответственно, повышает коэффициент теплоотдачи (см. Примеры 5–8, Таблица 2 на Фиг.4),

– меньшего значения внутреннего контактного термического сопротивления вследствие выполнения теплообменного элемента с центральным телом, что приводит к отсутствию застойных зон в его центральной части (см. Примеры 5–8, Таблица 2 на Фиг.4),

– комбинированного теплоотвода, включающего теплоотвод с решетчатой упорядоченной структуры и теплоотвод с центрального тела (см. Примеры 5–8, Таблица 2 на Фиг.4);

• более плавное и направленное движение воздушного потока внутри ТЭ, что способствует уменьшению турбулентности и повышению эффективности конвективного теплообмена вследствие выполнения боковой поверхности центрального тела вогнутой (см. Примеры 5–8, Таблица 2 на Фиг.4);

• более равномерное распределение тепла по всей площади ТЭ, что уменьшает зоны перегрева и повышает общую эффективность работы ТЭ вследствие выполнения боковой поверхности центрального тела вогнутой (см. Примеры 5–8, Таблица 2 на Фиг.4).

При этом заявленное изобретение универсально, так как может быть использовано при охлаждении с различными видами теплообмена – свободная и вынужденная конвекция, см. Примеры 5–8.

Заявленное изобретение относится к теплообменным устройствам, например радиаторам, содержащим пространственную решетчатую упорядоченную структуру. Указанные устройства имеют универсальный характер, их можно использовать, например, для охлаждения микропроцессоров и контроллеров, силовых транзисторов, элементов энергетических установок и др. Теплообменный элемент с пространственной решетчатой упорядоченной структурой и центральным телом, выполненный методом селективного лазерного плавления из металла, содержит корпусную поверхность с возможностью контакта с генерирующим тепло устройством, охлаждающую часть, содержащую пространственную решетчатую упорядоченную структуру, образованную слоями решетчатых элементов, расположенных друг над другом и соединенных друг с другом в точках соединения. Содержит дополнительно центральное неполое тело в форме конуса с вогнутой боковой поверхностью, соединенное с корпусной поверхностью своим основанием и выполненное таким образом, чтобы его верхняя часть и основание не выходили за границу пространственной решетчатой упорядоченной структуры теплообменного элемента. Охлаждающая часть выполнена вокруг центрального неполого тела и соединена с ним и с корпусной поверхностью, при этом количество слоев решетчатых элементов составляет 2-100, а размер одного решетчатого элемента 0,1-100 мм. Технический результат заключается в повышении эффективности теплоотдачи, в более плавном и направленном движении воздушного потока внутри теплообменного элемента, а также в более равномерном распределении тепла по всей площади теплообменного элемента. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Теплообменный элемент с пространственной решетчатой упорядоченной структурой и центральным телом, выполненный методом селективного лазерного плавления из металла, содержащий корпусную поверхность с возможностью контакта с генерирующим тепло устройством, охлаждающую часть, содержащую пространственную решетчатую упорядоченную структуру, образованную слоями решетчатых элементов, расположенных друг над другом и соединенных друг с другом в точках соединения, отличающийся тем, что содержит дополнительно центральное неполое тело в форме конуса с вогнутой боковой поверхностью, соединенное с корпусной поверхностью своим основанием и выполненное таким образом, чтобы его верхняя часть и основание не выходили за границу пространственной решетчатой упорядоченной структуры теплообменного элемента, при этом охлаждающая часть выполнена вокруг центрального неполого тела и соединена с ним и с корпусной поверхностью, при этом количество слоев решетчатых элементов составляет 2-100, а размер одного решетчатого элемента 0,1-100 мм.

2. Теплообменный элемент с пространственной решетчатой упорядоченной структурой и центральным телом по п.1, отличающийся тем, что форма решетчатых элементов выполнена или призматической, или цилиндрической, или сферической, или искривленной осесимметричной.