[發明專利]一種利用離子風強化凝結換熱的裝置及方法

有效

• 申請號: 202011452300.5
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112611240B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 龔政;鄭懷;蘇振鵬
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02;H05K7/20
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 石超群

1.一種利用離子風強化凝結換熱的方法，其特征在于：采用利用離子風強化凝結換熱的裝置實施，所述裝置主要結構包括真空凝結腔體（1）、設置于真空凝結腔體（1）內的針尖電極（2）、與針尖電極（2）垂直設置的水平金屬管（4）、連接水平金屬管（4）兩端的進水管（6）和出水管（7）、分別連接針尖電極（2）和水平金屬管（4）的負壓高壓電源（3）、設置于真空凝結腔體（1）的進氣閥（8）和出氣閥（9），所述針尖電極（2）連接負壓高壓電源（3）的負極，水平金屬管（4）連接負壓高壓電源（3）的正極，所述針尖電極（2）的尖端指向所述水平金屬管（4）；

所述利用離子風強化凝結換熱的方法包括以下步驟：

（1）一定溫度流量的循環冷卻水從真空凝結腔體（1）的進水管（6）流入，經過水平金屬管（4）后從出水管（7）流出；

（2）一定溫度壓力的氣態工質從進氣閥（8）通入真空凝結腔體（1），至通入的氣態工質達到一定壓力和溫度；

（3）打開負壓高壓電源（3），調至一定的電壓范圍，并適當調節進氣閥（8），使真空凝結腔體（1）內的壓力保持基本不變，針尖電極（2）附近的氣態工質發生電離，產生離子風，離子風作為凝結核可以吸附氣態工質形成微滴，在電場庫侖力的作用下，微滴被加速朝向水平金屬管（4）凝結；

（4）工作結束后，打開出氣閥（9）釋放余氣；

所述步驟（2）中，氣態工質可以為水蒸汽或有機蒸汽工質。

2.根據權利要求1所述的利用離子風強化凝結換熱的方法，其特征在于：所述進水管（6）和出水管（7）的外側設置有保溫層。

3.根據權利要求1所述的利用離子風強化凝結換熱的方法，其特征在于：所述進氣閥（8）與水平金屬管（4）的高度差大于15mm。

4.根據權利要求1所述的利用離子風強化凝結換熱的方法，其特征在于：所述水平金屬管（4）的表面為超疏水性表面，水平金屬管（4）的內徑為5～10mm，外徑為10～20mm。

5.根據權利要求1所述的利用離子風強化凝結換熱的方法，其特征在于：所述針尖電極（2）為針尖形金屬材料，其尖端曲率半徑≤50μm。

6.根據權利要求1所述的利用離子風強化凝結換熱的方法，其特征在于：所述負壓高壓電源（3）能提供0～-30kV的電壓范圍。

7.根據權利要求1所述的利用離子風強化凝結換熱的方法，其特征在于：所述針尖電極（2）的尖端與所述水平金屬管（4）之間的距離為20～100mm。

8.根據權利要求1所述的利用離子風強化凝結換熱的方法，其特征在于：所述步驟（1）中，循環冷卻水的溫度為10～60℃，流量為0.1～5L/min；所述步驟（2）中，氣態工質的溫度為90～150℃；壓力為0.07～0.5MPa；充氣后真空凝結腔體（1）內的氣態工質的溫度為30～80℃；壓力范圍0.004～0.05MPa。

9.根據權利要求1所述的利用離子風強化凝結換熱的方法，其特征在于：所述步驟（2）中，電壓為-5～-20kV。