[發明專利]一種微通道彈狀流生成裝置及其生成方法

在審

• 申請號: 202310192368.1
• 申請日: 2023-03-02
• 公開（公告）號: CN116379829A
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 吳祥成;馬夢珠;張亞楠;蘇良彬;王崗;盧金
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: F28F13/06
• 分類號: F28F13/06;F28F27/00;B01F33/301;B01F23/10
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 李末黎

本發明提供一種微通道彈狀流生成裝置及其生成方法，該裝置包括氣液分離器，氣液分離器設有氣相混合物進管，氣液分離器上部與氣相管道連通，下部與液相通道連通，氣相管道和液相通道上均設有流量感應裝置，氣相管道和液相通道的出口分別與變徑管連接，變徑管變徑到微通道的尺寸，兩組變徑管的出口與氣液混合器連接。該彈狀流生成裝置及其生產方法，能夠控制微通道內兩相流動的穩定性，抑制微通道內多流型變化的復雜性。

技術領域

本發明涉及微通道傳熱技術領域，特別涉及一種微通道彈狀流生成裝置及其生成方法。

背景技術

傳熱技術的研發和應用對現代高耗能科技設備穩定運行起到了至關重要的作用。隨著科學技術的進一步發展，聚變堆包層、動力電池、激光及微波武器、火箭噴管等問題均對高效傳熱技術的研發提出了迫切需求，而特種電子設備的熱耗散速率已經從上世紀80年代的100W/cm²提高到現在的1000W/cm²。

微通道換熱器相較于常規換熱器，其流通通道更窄(傳統觀點指1mm以下或者以Co數定義)，單位體積內的換熱面積能夠極大提高，因而換熱器擁有更緊湊的結構，占用更小的體積。微通道兩相流動沸騰傳熱系數高、均溫能力強、壓降小，是高熱通量下的理想傳熱方式，但兩相流動沸騰易發生不穩定振蕩，局部流動加速、降速引起壁面傳熱的強化和削弱，帶動器件壁面溫度也發生振蕩，嚴重情況下將危及設備安全。一些研究工作者提出了新型的微通道結構或者將沸騰產生的氣相及時排出，但流動不穩定抑制效果并不明顯。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種微通道彈狀流生成裝置及其生成方法，控制微通道內兩相流動的穩定性，抑制微通道內多流型變化的復雜性。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種微通道彈狀流生成裝置，包括氣液分離器，氣液分離器設有氣相混合物進管，氣液分離器上部與氣相管道連通，下部與液相通道連通，氣相管道和液相通道上均設有流量感應裝置，氣相管道和液相通道的出口分別與變徑管連接，變徑管變徑到微通道的尺寸，兩組變徑管的出口與氣液混合器連接。

優選的方案中，所述液相通道上設有比例閥，比例閥通過驅動器進行控制。

優選的方案中，所述驅動器與放大器電性連接，兩組流量感應裝置與比較器電性連接，比較器與放大器電性連接。

優選的方案中，所述氣液分離器上部設有泄壓閥。

優選的方案中，所述變徑管變徑到微通道的尺寸小于1mm。

使用上述微通道彈狀流生成裝置的彈狀流生成方法，包括如下步驟：

步驟一、將氣相混合物通入氣液分離器，氣相管道與氣液分離器上部的氣相空間相連，液相通道與氣液分離器下部的液相空間相連；

步驟二、通過兩組流量感應裝置分別對氣相管道和液相通道上的流速進行測量，并將信號反饋至比較器，比較器對流速信號進行比較后反饋至放大器進行信號放大，然后通過驅動器對比例閥進行調節，調節氣、液兩相的混合比例；

步驟三、氣相和液相分別通過變徑管變徑后，氣液在氣液混合器內混合，形成彈狀流。

優選的方案中，所述步驟二中，通過調節放大器的放大倍數實現彈狀流的形成，流量感應裝置為渦街流量傳感器，放大器的放大倍數推導過程如下：

在渦街流量傳感器內，氣液流速u與渦街頻率存在下述關系：

St＝fD/u(1)

其中，St為無量綱數，近似為常數；D為渦街發生器的寬度，f為渦街頻率；

微通道內，隨著空泡份額α逐漸增大，流型由泡狀流逐漸過渡到彈狀流，當繼續增大空泡份額α，流型將從彈狀流過渡到環狀流，泡狀流向彈狀流過渡的條件表述為：