本发明专利技术提供了一种多孔表面沸腾换热强化装置及其制备方法。该多孔表面沸腾换热强化装置。该多孔表面沸腾换热强化装置包括：换热强化装置本体；多条散热沟槽，位于换热强化装置本体的外表面；若干个相互分离的微肋，位于相邻两排散热沟槽之间，由形状记忆合金材料制备，该些微肋经过训练，呈现以下两种状态：在预设温度以下，该些微肋呈倾斜状态，覆盖于散热沟槽的上部，该散热沟槽转换为多孔沟槽；在预设温度以上，该些微肋呈翘起状态，散热沟槽上部全部或部分打开，该散热沟槽转换为敞口沟槽。该多孔表面沸腾换热强化装置不但可以提高能源利用效率，还能够将发热器件的温度控制在较低的温度，提高设备的稳定性和可靠性。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种。该多孔表面沸腾换热强化装置。该多孔表面沸腾换热强化装置包括：换热强化装置本体；多条散热沟槽，位于换热强化装置本体的外表面；若干个相互分离的微肋，位于相邻两排散热沟槽之间，由形状记忆合金材料制备，该些微肋经过训练，呈现以下两种状态：在预设温度以下，该些微肋呈倾斜状态，覆盖于散热沟槽的上部，该散热沟槽转换为多孔沟槽；在预设温度以上，该些微肋呈翘起状态，散热沟槽上部全部或部分打开，该散热沟槽转换为敞口沟槽。该多孔表面沸腾换热强化装置不但可以提高能源利用效率，还能够将发热器件的温度控制在较低的温度，提高设备的稳定性和可靠性。【专利说明】
本专利技术涉及制冷、化工、航天等行业的先进热管理技术，尤其涉及一种。
技术介绍
在能量的利用和传递过程中，传热强化对于提高整个系统的效率、降低设备费用具有至关重要的意义，沸腾换热作为代表性的高效换热技术，在制冷、化工、能源动力行业的换热器，航空航天及电子设备的冷却中具有非常广泛的应用。自20世纪中叶以来，人们研发了各种强化沸腾传热的技术，而多孔表面微细结构被认为是最有效的沸腾换热强化技术，成为提高换热设备效率促进工业企业节能减排的关键手段之一。目前商用化的典型多孔表面强化换热结构如图1所示，多孔结构可用多种方法制造，如机加工多孔表面、烧结多孔表面、喷涂多孔表面等等。表面多孔结构可以提供人工汽化核心，并大幅度提高传热面积，从而成倍地提高沸腾换热系数。以图2A中的Thermoexcel-E多孔表面为例，多孔层形成许多微细通道，通道与外表面通过很多小孔连通，微通道和小孔的尺寸约0.5_左右。当壁面与液体的温差(也叫过热度)增加到一定程度后，通道内残留的汽核首先产生汽泡，汽泡在通道内长大时迅速向充液区流动并排开液体，形成相互连通的长汽柱，蒸汽和壁面之间形成一层液膜。长大后的汽泡从一些气孔排出，伴随汽泡的排出，通道内压力降低，液体从其它小孔被吸入，以补充蒸发掉的液膜。由于液膜蒸发具有高性能的吸热能力，正常的吸液-蒸发(suction-evaporation)换热模式具有比普通表面高出3-10倍的换热系数。但是正常的吸液-蒸发换热模式与加热条件有关，热流密度较小时处于泛液(flooding)模式，这时，只有少数孤立的汽泡产生，蒸汽压力不足以排开通道内的液体，大部分通道和气孔被液体充满，传热能力较弱。而当热流密度超过一定的范围时，发泡点过多，通道内的蒸汽压力过大，外界液体无法通过不发泡小孔注入通道，内壁液膜蒸干，这时的传热处于蒸干(dryout)模式。蒸干模式的出现对多孔表面的换热强化效果不利，通常会使换热器的换热系数明显降低，壁面过热度迅速升高，在航空航天和电子器件的冷却应用中甚至导致电子器件烧毁。图2B比较了几种典型多孔表面的沸腾换热性能，可以看出，通道与外表面靠小孔或极细缝隙连通的微结构，在小过热度下具有更好的强化换热能力，而在大过热度下强化效果迅速下降。这是因为，内外不畅通的微结构有助于产生和保留汽核，利于汽泡成长，而在大温差下，由于液体的内外流动阻力大，容易发生蒸干。反之，以翅片式表面(pin fin)和GEWA-TW为代表的大开口式微结构，在小过热度下强化效果不明显，而适应大过热度的能力却很强。现有的沸腾换热强化多孔表面主要采用普通金属材料制造(如铜、铝)，微细结构的尺寸是按照预先设定的热负荷、使用环境等因素进行优化设计决定的，一旦设计完成，换热表面的微结构就是确定的尺寸和形状。这种多孔表面只在很窄的热流负荷或温差范围内具有较高的强化效果。小热流负荷下强化效果好的多孔表面在大热流密度下易于发生蒸干，导致传热效果恶化；大热流负荷下强化效果较好的多孔表面，在小热流负荷下不能形成足够的汽化核心，强化效果较弱。总之，现有多孔表面由于结构不可变无法兼顾大热流和小热流下的沸腾强化效果，工作范围窄，影响换热设备的可靠性和稳定性。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题鉴于上述技术问题，本专利技术提供了一种采用形状记忆合金材料的，以解决原有多孔表面一旦加工完成，形状就固定不变，表面微结构不能根据热流负荷的大小进行调整的技术缺陷。( 二 )技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种多孔表面沸腾换热强化装置。该多孔表面沸腾换热强化装置包括:换热强化装置本体；多条散热沟槽，位于换热强化装置本体的外表面；若干个相互分离的微肋，位于相邻两排散热沟槽之间，由形状记忆合金材料制备，该些微肋经过训练，呈现以下两种状态:在预设温度以下，该些微肋呈倾斜状态，覆盖于散热沟槽的上部，该散热沟槽转换为多孔沟槽；在预设温度以上，该些微肋呈翘起状态，散热沟槽上部全部或部分打开，该散热沟槽转换为敞口沟槽。优选地，本专利技术多孔表面沸腾换热强化装置中，相邻两排散热沟槽之间同一排的若干个微肋呈圆弧锯齿状，微肋的纵剖面呈“ gamma ”字型或“7”字型。优选地，本专利技术多孔表面沸腾换热强化装置中，微肋在倾斜状态下，两排微肋之间的缝隙小于IOym;在翘起状态下，两排微肋之间的缝隙介于相邻两排散热沟槽间距D的50~80%之间。优选地，本专利技术多孔表面沸腾换热强化装置中，相邻两排散热沟槽的间距D介于1mm~1.5mm之间；微肋顶端距离沟槽底部的高度H大于D ;微肋的厚度W介于0.25mm~0.5mm之间，圆弧锯齿半径Φ 0.25mm~Φ0.5mm。优选地，本专利技术多孔表面沸腾换热强化装置中，微肋的纵剖面呈“Y”字型；在预设温度以下，微型肋处于大角度Y字形状态，内外出口较小；在预设温度以上，微型肋变成小角度Y字形，出口变大。优选地，本专利技术多孔表面沸腾换热强化装置中，换热强化装置本体与微肋均由形状记忆合金材料制备。优选地，本专利技术多孔表面沸腾换热强化装置中，形状记忆合金材料为以下材料中的一种:镍钛形状记忆合金、铁系形状记忆合金、铜镍系形状记忆合金、铜铝系形状记忆合金和铜锌系形状记忆合金。优选地，本专利技术多孔表面沸腾换热强化装置中，换热强化装置本体为冷热流体热交换管道，其内部供热流体工质流通，其外部为冷流体工质。优选地，本专利技术多孔表面沸腾换热强化装置中，换热强化装置本体为板状基体；该板状基体的上表面作为其外表面加工有散热沟槽和微肋，其下表面与发热器件贴合。根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种制备多孔表面沸腾换热强化装置的方法，该方法包括:步骤A，在形状记忆合金材料的换热强化装置本体外表面通过切削加工，刻出散热沟槽；步骤B，在换热强化装置本体表面通过切削加工，在与散热沟槽正交的方向切出第二类沟槽，该第二类沟槽的深度小于散热沟槽的深度，从而在换热强化装置本体表面布满锯齿状微肋；步骤C，对锯齿状微肋进行滚轧训练，使其在预设温度以下时，处于倾斜状态，覆盖于散热沟槽的上部，该散热沟槽转换为多孔沟槽；在预设温度以上时，微肋呈翅起状态，散热沟槽上部全部或部分打开，该散热沟槽转换为敞口沟槽。(三)有益效果本专利技术多孔表面沸腾换热强化装置采用形状记忆合金材料代替目前普遍使用的铜或铝等材料，在形状记忆合金材料的表面加工毫米量级的多孔结构，底层的微细通道经由微缝隙或微孔与外表面联通，经过对形状记忆合金的训练，使内外连通通道部分能够在某一温度下发生形变。这种根据热流密度和温度进行形状调整的多孔表面微细结构更利于工质的取热，提高了多孔表面的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多孔表面沸腾换热强化装置，其特征在于，包括：换热强化装置本体；多条散热沟槽，位于所述换热强化装置本体的外表面；以及若干个相互分离的微肋，位于相邻两排散热沟槽之间，由形状记忆合金材料制备，该些微肋经过训练，呈现以下两种状态：在预设温度以下，该些微肋呈倾斜状态，覆盖于所述散热沟槽的上部，该散热沟槽转换为多孔沟槽；在预设温度以上，该些微肋呈翘起状态，所述散热沟槽上部全部或部分打开，该散热沟槽转换为敞口沟槽。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姜玉雁，王涛，唐大伟，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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