[發明專利]一種電場強化表面錐形孔穴微細通道沸騰傳熱裝置

在審

• 申請號: 202110559369.6
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113295030A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 羅小平;李桂中;李景生;許靜姝;彭子哲
• 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
• 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

本發明公開一種電場強化表面錐形孔穴微細通道沸騰傳熱裝置，蓋板蓋合設置在基座上；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均開設有穩流腔；微細通道板設置在微細通道板安裝位上，且微細通道板上開設有多個微細通道，且微細通道內下凹開設有表面錐形孔穴；兩電極絲固定塊分別固定在兩穩流腔內；每根電極絲可與正極連接，每根電極絲的兩端均分別固定在兩電極絲固定塊上，且每根電極絲相應設置在一微細通道內。本發明通過在傳熱裝置表面設置表面錐形孔穴，增加換熱表面的活化核心數量，加速汽泡生成，同時施加電場影響汽泡脫離，使汽泡劇烈震蕩，加快汽泡生長，從而達到強化傳熱的目的。

技術領域

本發明屬于傳熱領域，具體涉及一種電場強化表面錐形孔穴錐微細通道沸騰傳熱裝置。

背景技術

隨著航空航天、核能、微電子等先進領域工程設備的集成化，單位面積產生的熱量越來越高，為確保各集成器件工作狀態下的可靠性與安全性，必須及時去除高熱量，所以高效率的微尺度傳熱裝置興起，對微尺度換熱技術的研究提出了更多的要求。

通過對微尺度下高熱流密度流體的實驗和理論研究，研究人員提出了微細通道傳熱裝置，微細通道傳熱裝置不但體積小巧，且其傳熱效率相比傳統傳熱裝置提高2到3個數量級，但隨著微電子器件的技術進步，單位面積的發熱量迅速攀升，傳統的微細通道傳熱裝置顯得有些力不從心。為了保證設備的正常運行，實現更高效的能量利用和和管理，對微細通道傳熱裝置進行強化成為近年來研究的重點。目前的研究發現電場強化可以使汽泡脫離直徑變小，加快汽泡脫離，當前有使用針狀電極達成非均勻電場的方法，如中國實用新型專利“基于針狀電極的電場強化制冷劑沸騰傳熱微通道換熱器(CN208296375U)”，采用針狀電極的電場布置方式，但這種裝置在達成非均勻電場的情況下又需在蓋板上大量開孔，造成強腐蝕制冷劑泄露，而且針狀電極的布置還會造成電場強化盲區，而且只使用單一強化傳熱方法，強化效果不明顯。針對這種情況，需要提出一種既能防止泄露，又能達到非均勻高壓電場還要結合其他傳熱方式的裝置。本發明提出的線狀電極強化裝置有效減少裝置開孔，通過表面加工人工錐形孔穴，一方面打破了規則的矩形微通道形狀，使其內部產生非均勻高壓電場，另一方面增加了活化核心數量。

發明內容

針對上述技術問題，本發明旨在提出一種電場強化表面錐形孔穴微細通道沸騰傳熱裝置，可以通過合理的結構分布，使電場有源強化傳熱技術和表面錐形孔穴無源強化技術實現復合強化，以實現更好的強化傳熱效果。

為了實現本發明目目的，本發明提供的一種電場強化表面錐形孔穴微細通道沸騰傳熱裝置，包括基座、蓋板、微細通道板、兩電極絲固定塊和多根電極絲，

蓋板蓋合設置在基座上以封閉基座；

基座的兩側分別開設有讓工作介質進出的進口和出口，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均開設有穩流腔；

微細通道板微細通道板可與負極相連并接地，微細通道板設置在微細通道板安裝位上，且微細通道板上開設有多個微細通道，微細通道的長度方向與微細通道板的長度方向平行，且微細通道內下凹開設有表面錐形孔穴；

兩電極絲固定塊分別固定在兩穩流腔內；

每根電極絲可與正極連接，每根電極絲的兩端均分別固定在兩電極絲固定塊上，且每根電極絲相應設置在一所述微細通道內。

本方案通過線狀電極施加電場強化沸騰傳熱，通過控制施加的不同電壓從而控制不同工況下適合的電場強度；微細通道表面經過激光打孔形成的錐形孔穴，增加通道內有效的活化核心，從而強化傳熱效果。

進一步地，所述工作介質為水、乙醇或制冷劑。優選的，所述傳熱裝置內工作介質為R141b制冷劑。

進一步地，所述電極絲通過電極絲固定塊加以固定，每根電極絲從從對應微細通道的幾何軸心穿過。幾何軸心位置處產生的電場更均勻，對氣泡的作用力均衡。