[發明專利]一種噴射旋流噴嘴結構及噴霧裝置

在審

• 申請號: 201910440060.8
• 申請日: 2019-05-24
• 公開（公告）號: CN110124893A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 謝金龍;李曉曼;羅文升
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: B05B7/04
• 分類號: B05B7/04
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發明公開了的一種噴射旋流噴嘴結構，包括相連接的引流部件和壁板，引流部件和壁板之間設有混合腔。混合腔通過出流孔連通到壁板的下側，引流部件上設有射流孔和若干旋流孔，射流孔和各旋流孔均連通到混合腔。各旋流孔環繞射流孔分布，各旋流孔均向靠近射流孔的方向和沿環繞射流孔周向傾斜。可以通過控制噴嘴內部混合腔內流體的射流和旋流動能比例，獲得具有特定噴霧張角和霧化性能。與之相應的一種噴霧裝置，可以保證霧化液滴的軸向勢能較強，避免傳統霧化結構在換熱過程中存在不穩定性，能克服噴霧冷卻換熱中熱效應對噴嘴霧化結構的影響，在較小的壓差下就能實現比較好的噴霧效果。此發明用于噴霧冷卻裝置領域。

技術領域

本發明涉及噴霧冷卻裝置領域，特別是涉及一種噴射旋流噴嘴結構及噴霧裝置。

背景技術

噴霧冷卻作為新型的高效散熱方式，在新一代超級計算機、數據中心、新能源汽車、先進雷達系統、高能激光武器、衛星及航空電子系統等高性能電子器件溫度控制方面具有廣闊的應用前景。噴霧冷卻是將液體工質通過壓力噴嘴噴射到氣體介質中，經過與氣體介質的擾動破裂成大量微小液滴并以較高的速度撞擊發熱表面形成液體薄膜，通過液滴沖擊、液膜沖刷蒸發、核態沸騰和二次成核等單相或相變換熱過程帶走大量熱量的冷卻方式。因此，噴霧冷卻換熱過程相對復雜，影響其換熱的因素較多。其中，噴嘴噴霧結構影響換熱過程中液滴沖刷發熱表面的空間分布，對發熱表面上液膜的形成及其沖刷換熱行為具有決定性影響，是噴霧冷卻換熱的基礎和關鍵。噴嘴噴霧結構取決于噴嘴結構。基于此，開發高性能霧化噴嘴對噴霧冷卻的高效換熱至關重要，是噴霧冷卻技術推廣應用所必須解決的關鍵問題之一。

根據噴嘴內部流道結構特征及其相應的霧化機制，目前市場上常用的霧化噴嘴可主要分為平孔射流噴嘴、壓力旋流噴嘴以及氣體輔助式噴嘴等類型。其中平孔射流噴嘴結構簡單，霧化液滴動能強，但霧化效果及噴射張角均不理想。氣體輔助式噴嘴的霧化效果極佳，但噴嘴本身結構復雜，霧化時需要有額外的壓縮氣體作為擾動和加速液滴運動的介質，因此其運行系統通常比較復雜，不利于噴霧冷卻的應用。壓力旋流噴嘴對霧化的動力要求較低且運行簡單，是目前市場上應用最為廣泛，產品型號和系列最為齊全的一類噴嘴，同時也是目前噴霧冷卻應用研究中使用最多的一類霧化噴嘴。但是壓力旋流噴嘴存在的最主要的問題是噴嘴噴霧液滴在空間分布上極不均勻，特別是在中心區域的液滴密度較小，沖擊液滴軸向勢能偏低，從而導致其霧化結構在換熱過程中存在不穩定性，不利于高性能電子器件的安全運行。

發明內容

本發明的目的在于提供一種霧化效果均勻的噴射旋流噴嘴結構，與之相應的一種應用噴射旋流噴嘴結構的緊湊高效的噴霧裝置。

本發明所采取的技術方案是：一種噴射旋流噴嘴結構，包括引流部件和壁板，引流部件連接到壁板的上側，引流部件和壁板之間設有混合腔，混合腔通過出流孔連通到壁板的下側，引流部件上設有貫穿引流部件上下側的射流孔和若干旋流孔，射流孔和各旋流孔均連通到混合腔，各旋流孔環繞射流孔分布，各旋流孔均由上到下向靠近射流孔的方向傾斜，各旋流孔均沿環繞射流孔周向傾斜。

作為上述方案的改進，射流孔為豎直的圓形通孔結構，各旋流孔為傾斜的圓形通孔結構，旋流孔的軸心與水平的夾角為α，35°≤α≤55°。

作為上述方案的改進，混合腔為倒置的錐形結構，混合腔的錐角為β，45°≤β≤75°。

作為上述方案的改進，射流孔和旋流孔的直徑均大于0.2mm并小于0.3mm。

作為上述方案的改進，出流孔為豎直的圓形通孔結構，出流孔長度與直徑的比例為k，0.5≤k≤0.7。

作為上述方案的改進，射流孔的數量為1，射流孔、混合腔和出流孔的軸線相重合，旋流孔的數量為3，各旋流孔環繞射流孔均勻分布。

作為上述方案的改進，引流部件為直徑小于3.5mm的圓形板件結構，壁板上設有用于安裝引流部件的凹槽，引流部件的上端面與壁板的上端面齊平。