[發明專利]磁性相變微膠囊往返冷熱端運動式設計方法及散熱裝置

有效

• 申請號: 201710939231.2
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107702575B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 紀獻兵;周冬冬;徐進良
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F28D19/02
• 分類號: F28D19/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

1.一種磁性相變微膠囊往返冷熱端運動式散熱裝置，包括冷卻系統(7)、發熱面(10)和傳熱模塊(13)，其特征在于，所述傳熱模塊(13)由受熱端電磁線圈(1)、冷卻端電磁線圈(2)、受熱體(3)、磁性相變微膠囊(4)、傳送管(5)和傳送液體(6)組成；其中受熱體(3)外周向螺旋狀纏有受熱端電磁線圈(1)；所述傳送管(5)的一端緊密安裝于受熱體(3)內，另一端周向螺旋狀纏有冷卻端電磁線圈(2)，傳送管(5)內部充滿傳送液體(6)并裝有磁性相變微膠囊(4)，磁性相變微膠囊(4)內填充有磁性物質(4a)和相變材料(4b)；其中受熱端電磁線圈(1)和冷卻端電磁線圈(2)通過開關(14)與電源(15)相連；傳送液體(6)為同時擁有導熱和潤滑性能且沸點大于相變材料(4b)的液體；

所述受熱體(3)安裝于發熱面(10)外，冷卻系統(7)安裝于傳送管(5)的冷卻端電磁線圈(2)外；傳熱模塊(13)通過變換傳送管(5)兩端的磁場，對磁性相變微膠囊(4)在傳送管(5)中所處的位置進行改變，從而達成對傳送管(5)兩端進行周期性熱交換的目的；在熱傳遞的每個周期中，每組傳熱模塊(13)中受熱端(11)的傳送管(5)內部需始終留有磁性相變微膠囊(4)受熱，以確保受熱端(11)的均溫性；

所述傳送管(5)的數量為最少兩根，排列方式為順排或叉排；當散熱裝置同時擁有多個發熱面(10)時，需裝配相同數量的傳熱模塊(13)與至少一個冷卻系統(7)；

所述磁性物質(4a)為磁強較強的永磁材料，其特點為即使在相當大的反向磁場作用下，仍能保持一部或大部原磁化方向的磁性；所述永磁材料為鐵氧體永磁或釹鐵硼稀土永磁。

2.根據權利要求1所述的磁性相變微膠囊往返冷熱端運動式散熱裝置，其特征在于，受熱體(3)的構成根據發熱面(10)的情況決定，當發熱面(10)為平面時，受熱體(3)為導熱性能良好的一整塊固體材料，其中受熱體(3)在發熱面(10)的另一端開有數量與傳送管(5)數量相同且孔徑與傳送管(5)外徑相同的孔；當發熱面(10)為不平整面時，受熱體(3)為內部填有液體工質(9)的中空容器，其中液體工質(9)為能夠及時將熱量傳遞至傳送管(5)端面的水或導熱油。

3.根據權利要求2所述的磁性相變微膠囊往返冷熱端運動式散熱裝置，其特征在于，傳送管(5)與受熱體(3)的安裝方式為插入式。

4.根據權利要求1所述的磁性相變微膠囊往返冷熱端運動式散熱裝置，其特征在于，所述相變材料(4b)是指能夠在液態和固態間轉化時吸收或者放出大量潛熱的低熔點物質；所述傳送管(5)兩端的材料為導熱金屬。

5.根據權利要求4所述的磁性相變微膠囊往返冷熱端運動式散熱裝置，其特征在于，所述低熔點物質為石蠟、硬脂酸或結晶水合鹽；所述導熱金屬為銅或鋁；同時擁有導熱和潤滑性能且沸點大于相變材料(4b)的液體為水與丙酮的混合物、水、水銀或導熱油。

6.根據權利要求1所述的磁性相變微膠囊往返冷熱端運動式散熱裝置，其特征在于，所述冷卻系統(7)為水冷、風冷或混合冷卻。

7.一種權利要求1所述磁性相變微膠囊往返冷熱端運動式散熱裝置的磁性相變微膠囊往返冷熱端運動式設計方法，其特征在于，受熱體(3)所在一端為受熱端(11)，冷卻系統(7)所在一端為冷卻端(12)；以受熱端(11)和冷卻端(12)的磁場轉換為一個周期，實現傳熱模塊(13)兩端的熱傳遞，且在熱傳遞的每個周期中，每組傳熱模塊(13)中受熱端(11)的任一傳送管(5)內部需始終留有磁性相變微膠囊(4)受熱，以確保受熱端(11)的均溫性；磁場的轉換通過改變受熱端電磁線圈(1)和冷卻端電磁線圈(2)中電流的通斷來實現；傳熱模塊(13)在每個周期中所處的狀態分為如下步驟：

步驟1、受熱端(11)內有磁場，冷卻端(12)中某一傳送管(5)內有磁場，另一傳送管(5)內無磁場；此時冷卻端(12)有磁場的傳送管(5)中磁性相變微膠囊(4)由于受熱端(11)內的磁場與冷卻端(12)內的磁場相互抵消，磁性相變微膠囊(4)停留在傳送管(5)的冷卻端(12)內，其內部的相變材料(4b)進入冷卻過程；此時冷卻端(12)無磁場的傳送管(5)中磁性相變微膠囊(4)在受熱端(11)磁力的作用下運動到受熱端(11)，其內部的相變材料(4b)吸熱發生相變；

步驟2、冷卻端(12)內的所有磁場進行轉換，冷卻后的磁性相變微膠囊(4)順著其所在的傳送管(5)回到受熱端(11)；

步驟3、受熱端(11)的磁場進行轉換，受熱后的磁性相變微膠囊(4)順著其所在的傳送管(5)移動到冷卻端(12)；隨后返回步驟1。