[發明專利]一種噴霧冷卻超聲空化強化傳熱的裝置及方法

有效

• 申請號: 201810340614.2
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108225050B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 李俊;蔣彥龍;王曉春;李翠敏;胡志培
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: F28D3/04
• 分類號: F28D3/04;F28F25/06;F28F25/08
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

1.一種噴霧冷卻超聲空化強化傳熱的裝置，包括進液閥（1）、噴嘴（2）、吸聲材料（3）、熱沉表面（4）、蓄液槽（5）、柱形超聲換能器（6）、超聲波發生器（7）、液泵（8）、拉瓦爾噴管（9）、排液閥（10）和噴霧腔（11），其特征在于：所述熱沉表面（4）中心處設置柱形超聲換能器（6），所述超聲波發生器（7）通過線路傳送能量至柱形超聲換能器（6），所述熱沉表面（4）周側設置有蓄液槽（5），所述蓄液槽（5）底部通過管路與液泵（8）連接，所述噴霧腔（11）的上方中部進液口設置有噴嘴（2），所述噴霧腔（11）內側壁面黏貼有吸聲材料（3），所述拉瓦爾噴管（9）安裝于液泵（8）出液側，并與噴霧腔（11）相通，所述進液閥（1）和排液閥（10）安裝于進液口和排液口；

所述噴嘴（2）有1-5個；

所述熱沉表面（4）為環狀，其中心線與噴嘴（2）中心線重合；

所述柱形超聲換能器（6）通過密封墊密封安裝于熱沉表面（4）中心處，其熱沉表面以上的高度大于液膜厚度；

所述柱形超聲換能器（6）數量與噴嘴（2）數量相當；

當噴嘴（2）數量多于1個時，不同噴嘴（2）之間的噴霧區域界面應設置有吸聲材料（3）。

2.使用權利要求1所述的一種噴霧冷卻超聲空化強化傳熱的裝置的工作方法，其特征在于：

1）當熱源由于工作需要產生高熱流密度的熱量時，熱量通過熱沉表面（4）導熱；

2）此時開啟噴霧冷卻裝置和超聲波發生器（7），液滴在熱沉表面（4）上形成液膜，液膜上部區域的液滴受柱形超聲換能器（6）發射的超聲波的影響，碎裂成更細小的液滴，能夠攜帶更多的氣泡核進入液膜，液膜受超聲波作用，發生超聲空化和聲流效應；

3）在氣泡核處產生空化氣泡，并被隨之而來的液滴擊破，在液膜局部區域形成強烈微擾動，強化換熱；

超聲波在噴霧腔（11）內傳遞至噴霧界面區域時被吸聲材料（3）吸收；

4）液膜內的流體流經蓄液槽（5），被液泵（8）抽吸進拉瓦爾噴管（9），液流加速，形成負壓區，誘使噴霧腔（11）內蒸汽或液霧與液流混合并被排出。