一种测试微流道散热器流动散热特性的实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种测试微流道散热器流动散热特性的实验装置，主要由试验台、氮气瓶、氮气瓶阀门、快插式接头、支架、压力表、过滤减压阀、管路、快插式接头、螺母、微流道、烧杯、加热装置、电子秤、过滤器、储水槽、三通换向阀、换向阀手柄、红外线测温仪和压差变送器组成。实验装置中各管路连接均采用螺纹连接，可检测具有各种不同结构微流道的微流道散热器的流动散热特性。实验装置中利用纯净氮气提供去离子水的输出压力，使用相关调节装置维持实验过程中所需稳定的氮气压力。利用压差变送器测量微流道入口和出口的流体压差，采用手持式的红外线测温仪多次和多点测量微流道内部的温度。实验装置结构简单，流量调节稳定可靠，调节范围较广。

An experimental device for testing flow and heat dissipation characteristics of micro channel radiator

The utility model relates to an experimental device for testing the flow and heat dissipation characteristics of a microchannel radiator, which is mainly composed of a test bench, a nitrogen cylinder, a nitrogen cylinder valve, a quick-plug joint, a support, a pressure gauge, a filter pressure reducing valve, a pipeline, a quick-plug joint, a nut, a microchannel, a beaker, a heating device, an electronic scale, a filter, a water storage device, etc. Trough, three way reversing valve, reversing valve handle, infrared thermometer and differential pressure transmitter. In the experimental device, all the pipes are connected by threads, which can detect the flow and heat dissipation characteristics of micro-channel radiators with different micro-channels. Pure nitrogen is used to provide the output pressure of deionized water in the experimental device, and the relevant regulating device is used to maintain the stable nitrogen pressure needed in the experimental process. The differential pressure transmitter is used to measure the pressure difference between the inlet and outlet of the micro-channel, and the hand-held infrared thermometer is used to measure the temperature inside the micro-channel many times and many points. The experimental device has simple structure, stable and reliable flow regulation, and wide range of regulation.

【技术实现步骤摘要】
一种测试微流道散热器流动散热特性的实验装置
本技术属于动力工程领域，具体涉及一种测试微流道散热器流动散热特性的实验装置。
技术介绍
由于电子元器件散热量不断增大使得其工作温度升高，严重影响其工作性能和使用寿命。针对这种情况，微流道散热器作为一款高效的散热器成为了电子元器件散热的首选。微流道散热器具有多种不同的微流道结构，如分形结构，平行结构和自相似分形结构等。微流道是一种介观尺度的流道，其尺寸分布在100μm到1000μm范围内，由于其制造的高精度要求，生产现场测试微流道的流动散热特性显得非常耗时耗力，成本高，因此，为了得到其高精度的流动散热特性实验数据，可设计一套模拟实验装置，通过实验测试微流道散热器的流动散热性能，验证其散热性能是否满足电子产品需要，能否用于实际工程中。
技术实现思路
为解决对微流道散热器流动散热性能理论估算误差较大以及工业现场测试费时费力等问题，本技术提供了一种通过模拟在线设备的运行工况，可测试具有各种不同结构微流道的微流道散热器流动散热特性的实验装置。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种测试微流道散热器流动散热特性的实验装置主要由试验台、氮气瓶、氮气瓶阀门、快插式接头、支架、压力表、过滤减压阀、管路、快插式接头、螺母、微流道、烧杯、加热装置、电子秤、过滤器、储水槽、三通换向阀、换向阀手柄、红外线测温仪和压差变送器组成；氮气瓶与氮气瓶阀门连接，并与固定在支架上的过滤减压阀和压力表通过快插式接头和管路连接，再通过管路和快插式接头与三通换向阀连接，换向阀手柄安装在三通换向阀上，三通换向阀通过管路和快插式接头与储水槽连接，储水槽的出口通过快插式接头和管路与过滤器连接，过滤器通过快插式接头和管路与微流道连接，微流道的出口通过快插式接头和管路与烧杯相连，压差变送器利用管路连接在微流道的入口和出口之间，实验装置中各管路连接均采用螺纹连接，连接好的整套实验设备和红外线测温仪均置于试验台上面；进一步，所述一种测试微流道散热器流动散热特性的实验装置采用铝材或有机玻璃加工高精度微流道散热器，各管路与仪器设备采用螺纹连接。微流道下方用加热装置模拟电子产品发热状态，通过连接不同结构的微流道从而构成各种微流道散热器。通过氮气瓶释放纯净氮气，经过过滤减压阀进行过滤处理，向管路中通入纯净平稳的氮气。为了保证氮气输出压力可调从而满足实验要求，实验装置中配套使用了压力表，同时通过排出一部分氮气来调节压力，利用三通换向阀的一个出口排出多余的氮气来达到预期目的，然后让经过压力调节处理后的稳定氮气通过三通换向阀的入口进入到储水槽中。由于微流道尺寸属于介观尺度，大约处在100μm到1000μm的范围内，故储水槽内经过氮气压力排出的水需要采用去离子水，并且还需要经过高精度的过滤器进行处理，防止其堵塞微流道。在微流道的流道入口和出口连接高精度的压差变送器，以测试微流道入口和出口的流体压差值，并且用高精度电子秤收集一定时间内通过微流道出口的去离子水的质量，从而计算出其流速，用以分析其流动特性。另外还需要采用高精度手持式的红外线测温仪对微流道内部进行温度测量，再配合使用Fluent软件对微流道结构进行热分析从而评估其散热特性。本技术的特点和积极效果如下：（1）实验装置采用纯净氮气作为输出压力，使用过滤减压阀，压力表以及三通换向阀调节装置，可以提高实验测试的精度，流量调节稳定，适应范围较广；（2）实验装置中各管路连接均采用螺纹连接，整个微流道散热器拆装方便，可检测具有各种不同结构微流道的微流道散热器的流动散热特性；（3）采用手持式的红外线测温仪以及流道入口和出口连接有压差变送器，可以通过多次测量和多点测量微流道内部的温度以及入口出口流体压差，提高其散热性能和流动性能检测的准确性。附图说明下面结合附图和实施方式对本技术进一步说明。图1为本技术的一种测试微流道散热器流动散热特性的实验装置基本结构示意图图2为本技术的一种测试微流道散热器流动散热特性的实验装置轴侧装配示意图。具体实施方式如图1-图2所示，本技术的一种测试微流道散热器流动散热特性的实验装置主要由试验台1、氮气瓶2、氮气瓶阀门3、快插式接头4、支架5、压力表6、过滤减压阀7、管路8、快插式接头9、螺母10、快插式接头11、微流道12、烧杯13、加热装置14、电子秤15、快插式接头16、过滤器17、储水槽18、三通换向阀19、快插式接头20、快插式接头21、换向阀手柄22、快插式接头23、红外线测温仪24和压差变送器25组成；氮气瓶2与氮气瓶阀门3连接，并与固定在支架5上的过滤减压阀7和压力表6通过快插式接头21和管路连接，再通过管路和快插式接头20与三通换向阀19连接，换向阀手柄22安装在三通换向阀19上，三通换向阀19通过管路和快插式接头9与储水槽18连接，储水槽18的出口通过快插式接头23和管路与过滤器17连接，过滤器17通过快插式接头16和管路8与微流道12连接，微流道12的出口通过快插式接头11和管路8与烧杯13相连，压差变送器25利用管路连接在微流道12的入口和出口之间，实验装置中各管路连接均采用螺纹连接，连接好的整套实验设备和红外线测温仪24均置于试验台1上面。参见图1-图2，实验开始前，要将需测试的不同结构的微流道12与其他设备和管路连接好并放置在加热装置14之上，首先确定好氮气瓶2内氮气量足够，并在储水槽18内部加入2/3体积容量的去离子水，在微流道12的入口和出口上连接好压差变送器25以测试微流道12的入口和出口流体压差值，同时实验员检查红外线测温仪24能否正常工作。参见图1-图2，实验装置运行时，首先打开氮气瓶阀门3，释放的氮气经过过滤减压阀7进行减压过滤处理，确保氮气纯净，再经过压力表6和三通换向阀19的调节作用，排出一部分多余的氮气，使得氮气压力满足实验要求，达到纯净和预期稳定的输出压力值。调节三通换向阀19上的换向阀手柄22，使得处理后的氮气经过三通换向阀19从上部进入储水槽18，并压缩储水槽18内部的去离子水，使其从储水槽18下部排出进入到管路8中，通过管路8再进入到过滤器17中进行过滤处理，使得去离子水进入到微流道12中不会堵塞微流道12。去离子水经过过滤器17处理后从微流道12的入口流入，经加热装置14加热到固定温度后经微流道12进行散热处理，再从微流道12的出口流出。用放置在电子秤15上的烧杯13接收一段时间内微流道12出口流出的去离子水，称量其质量，然后计算流量，并用压差变送器25测量实验过程中微流道12入口和出口的流体压差，用红外线测温仪24测量微流道内部指定测试点的温度，多次测量并记录所有实验数据。完成一种结构的微流道流动散热特性实验测试后，可以更换其他不同结构的微流道再次进行性能实验测试，实验操作步骤与上面描述的过程相同。最后所有实验完成后，关闭氮气瓶阀门3，调节换向阀手柄22，使得管路8中的氮气经过三通换向阀19的另外一个排气口排出，关闭三通换向阀19，打开储水槽18底部的接管，排出内部的去离子水。整理好实验装置，通过实验数据后处理，可以得到微流道12内部的压力降和流体流速之间的关系曲线以及微流道12内部的温度和流体流速之间的关系曲线，进而分析微流道散热器的流动散热特性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测试微流道散热器流动散热特性的实验装置，其特征在于：主要由试验台、氮气瓶、氮气瓶阀门、快插式接头、支架、压力表、过滤减压阀、管路、快插式接头、螺母、微流道、烧杯、加热装置、电子秤、过滤器、储水槽、三通换向阀、换向阀手柄、红外线测温仪和压差变送器组成；氮气瓶与氮气瓶阀门连接，并与固定在支架上的过滤减压阀和压力表通过快插式接头和管路连接，再通过管路和快插式接头与三通换向阀连接，换向阀手柄安装在三通换向阀上，三通换向阀通过管路和快插式接头与储水槽连接，储水槽的出口通过快插式接头和管路与过滤器连接，过滤器通过快插式接头和管路与微流道连接，微流道的出口通过快插式接头和管路与烧杯相连，压差变送器利用管路连接在微流道的入口和出口之间，实验装置中各管路连接均采用螺纹连接，连接好的整套实验设备和红外线测温仪均置于试验台上面。

【技术特征摘要】
1.一种测试微流道散热器流动散热特性的实验装置，其特征在于：主要由试验台、氮气瓶、氮气瓶阀门、快插式接头、支架、压力表、过滤减压阀、管路、快插式接头、螺母、微流道、烧杯、加热装置、电子秤、过滤器、储水槽、三通换向阀、换向阀手柄、红外线测温仪和压差变送器组成；氮气瓶与氮气瓶阀门连接，并与固定在支架上的过滤减压阀和压力表通过快插式接头和管路连接，再通过管路和快插式接头与三通换向阀连接，换向阀手柄安装在三通换向阀上，三通换向阀通过管路和快插式接头与储水槽连接，储水槽的出口通过快插式接头和管路与过滤器连接，过滤器通过快插式接头和管路与微流道连接，微流道的出口通过快插式接头和管路与烧杯相连，压差变送器利用管路连接在微流道的入口和出口之间，实验装置中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建平，王树森，黄智飞，吴淑英，李云迪，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：新型
国别省市：湖南,43