[發明專利]一種外加超聲場與線狀電極強化沸騰微細通道傳熱裝置

在審

• 申請號: 202110559360.5
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113340136A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 羅小平;楊書斌;許靜姝;李景生;張超勇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F28D15/04
• 分類號: F28D15/04;F28F13/10;F28F13/16
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發明公開了一種外加超聲場與線狀電極強化沸騰微細通道傳熱裝置，蓋板蓋合連接在基座上以封閉基座；基座內部設置有微細通道板安裝位，在基座內且位于微細通道板安裝位的兩側設置有穩流腔；微細通道板設置在微細通道板安裝位上，微細通道板上開設有多個微細通道；線狀電極強化裝置包括多根相應設置在多個微細通道內的電極線，且電極線的兩端分別用于與電源的正負極連接；在基座內且位于微細通道的兩端均分別設置有所述超聲場換能裝置，超聲場換能裝置均包括超聲波換能器和振動板，超聲波換能器用于與超聲波發生器連接，超聲波換能器固定在振動板上。本發明將電場與聲場引入到微細通道中，通過電場與聲場耦合作用增強微細通道的復合強化傳熱效果。

技術領域

本發明涉及換熱器領域，尤其涉及一種外加超聲場與線狀電極強化沸騰微細通道傳熱裝置。

背景技術

隨著現代科技的飛速發展，各類電子元器件設備朝著小型化方向發展，在原有的功耗不變的情況下，體積尺寸的減小意味著單位面積上熱量會急劇增大，在部分國家級超級計算機CPU的散熱達到了4.5MW/m2，局部熱流密度甚至更高，單獨靠普通的風冷和水冷已無法滿足要求，若不采取措施，過高的熱量會導致元器件表面溫度的急劇上升，使得設備無法正常運行，有相關為文獻表明，電子元器件的溫度上升到70～80℃時，溫度每升高1℃，器件的可靠性就會降低5％。相對于單相流傳熱，相變傳熱通過工質的汽化能夠更加快速的帶走熱量，具有更強的散熱能力，因此開展微細通道的相變傳熱研究很有必要。

Chubb在專利“Improvements relating to methods and apparatus forheating liquids”中通過引入電場來研究強化效果，發現相對于無電場的條件下，電場作用下具有更好的傳熱效果，目前主要研究集中在通過注入單個汽泡來研究電場的強化傳熱機理、在常規尺寸下池沸騰引入電場來研究電場分布、電極布置、電極距離、電壓大小等因素對電場強化傳熱的影響。聲場強化傳熱研究要晚于電場強化傳熱研究，在60年代，Fand等在《he influence of acoustic vibrations on heat transfer by natural convectionfrom a horizontal cylinder to water》(Journal of heat transfer,1965,87(2):309-310)發現了超聲波具有強化傳熱效果，并且發現了聲場的強化傳熱主要是由于聲場的空化效應引起的。后續的研究者們通過研究超聲波的熱效應、空化效應、機械效應等一系列機制發現了超聲波能夠減小熱阻、加快汽泡脫離等來強化傳熱。

因此無論電場還是聲場均對增強傳熱有著不可小覷的潛力，而對于微細通道這類尺寸而言，電場與聲場的研究很少，主要是因為微細通道尺寸較小，電極與聲場換能器布置很難實現，而電場與聲場耦合作用下微細通道的流動沸騰傳熱研究更是罕見。針對于此，本發明設計了一種新型裝置將電場與聲場引入到微細通道中，研究電場與聲場耦合作用下微細通道的復合強化傳熱效果。

發明內容

本發明現有技術中存在的問題，提出了一種外加超聲場與線狀電極強化沸騰微細通道傳熱裝置，其通過超聲場換能技術和電場強化傳熱技術相協作，以達到更好的強化換熱效果。

為了實現前述發明目的，本發明提供的一種外加超聲場與線狀電極強化沸騰微細通道傳熱裝置，包括蓋板、基座、微細通道板、線狀電極強化裝置和超聲場換能裝置，

蓋板蓋合連接在基座上以封閉基座；

基座內部設置有微細通道板安裝位，在基座內且位于微細通道板安裝位的兩側設置有穩流腔；

微細通道板設置在微細通道板安裝位上，微細通道板上開設有多個微細通道；

線狀電極強化裝置包括多根相應設置在多個微細通道內的電極線，且電極線的兩端分別用于與電源的正負極連接；