[發(fā)明專利]一種強化液膜蒸發(fā)換熱的仿生表面結(jié)構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210540913.3
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103017593A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張成春;康芷銘;王晶;韓志武;任露泉
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: F28F13/00
• 分類號: F28F13/00
• 代理公司: 長春市四環(huán)專利事務(wù)所 22103
• 代理人: 張建成

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種表面結(jié)構(gòu)，特別涉及一種強化液膜蒸發(fā)換熱的仿生表面結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

液膜蒸發(fā)換熱是近些年發(fā)展起來的一種高效換熱技術(shù)，具有小流量、小溫差、傳熱傳質(zhì)系數(shù)高、結(jié)構(gòu)簡單且動力消耗小等獨特優(yōu)點，在傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域及高新技術(shù)領(lǐng)域中的高熱流密度下?lián)Q熱強化方面受到了突出關(guān)注。研究表明，影響液膜蒸發(fā)熱質(zhì)交換的主要原因是液膜的流動形態(tài)和液膜的厚度，如何維持液膜流動穩(wěn)定，使之均勻的潤濕傳熱表面，防止因液薄破裂使傳熱表面出現(xiàn)干斑或干區(qū)，首先考慮的因素是換熱壁面狀況和結(jié)構(gòu)。設(shè)計適合液膜蒸發(fā)換熱的微結(jié)構(gòu)表面，以控制液膜流動形態(tài)和液膜厚度，進而提高液膜蒸發(fā)換熱性能，對節(jié)能環(huán)保、保證設(shè)備性能和工作壽命有著至關(guān)重要的作用。

目前用于強化液膜蒸發(fā)換熱的熱功能表面翅片結(jié)構(gòu)及尺寸的選擇尚沒有完善、成型的理論指導(dǎo)，設(shè)計上存在一定的盲目性。如果壁面形態(tài)或其尺寸參數(shù)選擇不當(dāng)，可能引起液膜局部暫時或永久破裂，惡化傳熱傳質(zhì)效果。改變過去根據(jù)經(jīng)驗確定表面結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù)的狀況，按功能要求設(shè)計表面功能結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀進行制造，是該領(lǐng)域發(fā)展的方向。尋求適合液膜蒸發(fā)換熱強化的微結(jié)構(gòu)表面，是強化傳熱研究者急需解決的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種強化液膜蒸發(fā)換熱的仿生表面結(jié)構(gòu)，本發(fā)明基于犬舌優(yōu)良的換熱特性及犬舌表面微結(jié)構(gòu)形態(tài)，設(shè)計了一種具備優(yōu)良蒸發(fā)換熱性能的仿生強化換熱表面，可以提高設(shè)備熱效率、減少換熱面積、節(jié)省設(shè)備投資，具有很大的經(jīng)濟效益和社會效益。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

本發(fā)明是在傳熱管或傳熱板的基體表面上分布有三維仿生鋸齒形單元體，所述每個三維仿生鋸齒形單元體的結(jié)構(gòu)尺寸為微米級或毫米級；所述的三維仿生鋸齒形單元體呈傾斜狀態(tài)排列，其傾斜方向與液膜的流動方向一致，且傾斜的三維仿生鋸齒形單元體相互搭接。?

所述三維仿生鋸齒形單元體的尖部具有三個微小尺度的微鋸齒形結(jié)構(gòu)，三個微小尺度的微鋸齒形結(jié)構(gòu)以兩端低中間高的方式排列且兩端高度相同。

所述三維仿生鋸齒形單元體的排布方式為菱形排列或矩形排列。

本發(fā)明的有益效果是：

1、基體表面上的三維仿生鋸齒形單元體相互搭接，能夠使液膜鋪展均勻，防止表面上出現(xiàn)干斑或干點；?

2、該微鋸齒形結(jié)構(gòu)表面可以控制液膜的流動方向，減小液膜厚度，有效降低傳熱熱阻，提高液膜蒸發(fā)傳熱效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的單個三維仿生鋸齒形單元體主視圖。

圖3為圖2的左視圖。

圖4為圖2的俯視圖。

圖5為本發(fā)明的三維仿生鋸齒形單元體矩形方式排列的主視示意圖。

圖6為圖5的左視圖。

圖7為圖5的俯視圖。

圖8為本發(fā)明的三維仿生鋸齒形單元體菱形方式排列的主視示意圖。

圖9為圖8的左視圖。

圖10為圖8的俯視圖。

其中：1—傳熱管或傳熱板的基體表面；2—三維仿生鋸齒形單元體；T—鋸齒單元體厚度；W—鋸齒單元體寬度；H—鋸齒單元體高度；W_a—相對高的微鋸齒的寬度；W_b—相對低的微鋸齒的寬度；H_a—相對高的微鋸齒的高度；H_b—相對低的微鋸齒的高度；H_c—相對低的微鋸齒與相對高的微鋸齒的連接點到鋸齒底部的距離；A—前后方向三維仿生鋸齒單元體的距離；B—左右方向三維仿生鋸齒單元體的距離；P—在菱形排列中，前后方向三維仿生鋸齒形單元體的左右方向錯開的距離。

具體實施方式

請參閱圖1、圖2、圖3和圖4所示，本實施例是在傳熱管或傳熱板的基體表面2上分布有三維仿生鋸齒形單元體1，三維仿生鋸齒形單元體1的傾斜角度α為50～70°，傾斜的鋸齒相互搭接，排布緊密，三維仿生鋸齒形單元體1的側(cè)邊與水平方向的夾角β為70～90°；所述三維仿生鋸齒形單元體1的寬度W為0.2～1mm，三維仿生鋸齒形單元體1厚度T為0.2～1mm，三維仿生鋸齒形單元體1高度H為0.3～1.2mm；所述的三維仿生鋸齒形單元體1呈傾斜狀態(tài)，其傾斜方向與液膜的流動方向一致。