本发明专利技术公开一种电场强化表面锥形孔穴微细通道沸腾传热装置，盖板盖合设置在基座上；基座内部设置有微细通道板安装位，在基座内且位于微细通道板安装位的两侧均开设有稳流腔；微细通道板设置在微细通道板安装位上，且微细通道板上开设有多个微细通道，且微细通道内下凹开设有表面锥形孔穴；两电极丝固定块分别固定在两稳流腔内；每根电极丝可与正极连接，每根电极丝的两端均分别固定在两电极丝固定块上，且每根电极丝相应设置在一微细通道内。本发明专利技术通过在传热装置表面设置表面锥形孔穴，增加换热表面的活化核心数量，加速汽泡生成，同时施加电场影响汽泡脱离，使汽泡剧烈震荡，加快汽泡生长，从而达到强化传热的目的。
【技术实现步骤摘要】
一种电场强化表面锥形孔穴微细通道沸腾传热装置
本专利技术属于传热领域，具体涉及一种电场强化表面锥形孔穴锥微细通道沸腾传热装置。
技术介绍
随着航空航天、核能、微电子等先进领域工程设备的集成化，单位面积产生的热量越来越高，为确保各集成器件工作状态下的可靠性与安全性，必须及时去除高热量，所以高效率的微尺度传热装置兴起，对微尺度换热技术的研究提出了更多的要求。通过对微尺度下高热流密度流体的实验和理论研究，研究人员提出了微细通道传热装置，微细通道传热装置不但体积小巧，且其传热效率相比传统传热装置提高2到3个数量级，但随着微电子器件的技术进步，单位面积的发热量迅速攀升，传统的微细通道传热装置显得有些力不从心。为了保证设备的正常运行，实现更高效的能量利用和和管理，对微细通道传热装置进行强化成为近年来研究的重点。目前的研究发现电场强化可以使汽泡脱离直径变小，加快汽泡脱离，当前有使用针状电极达成非均匀电场的方法，如中国技术专利“基于针状电极的电场强化制冷剂沸腾传热微通道换热器(CN208296375U)”，采用针状电极的电场布置方式，但这种装置在达成非均匀电场的情况下又需在盖板上大量开孔，造成强腐蚀制冷剂泄露，而且针状电极的布置还会造成电场强化盲区，而且只使用单一强化传热方法，强化效果不明显。针对这种情况，需要提出一种既能防止泄露，又能达到非均匀高压电场还要结合其他传热方式的装置。本专利技术提出的线状电极强化装置有效减少装置开孔，通过表面加工人工锥形孔穴，一方面打破了规则的矩形微通道形状，使其内部产生非均匀高压电场，另一方面增加了活化核心数量。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术旨在提出一种电场强化表面锥形孔穴微细通道沸腾传热装置，可以通过合理的结构分布，使电场有源强化传热技术和表面锥形孔穴无源强化技术实现复合强化，以实现更好的强化传热效果。为了实现本专利技术目目的，本专利技术提供的一种电场强化表面锥形孔穴微细通道沸腾传热装置，包括基座、盖板、微细通道板、两电极丝固定块和多根电极丝，盖板盖合设置在基座上以封闭基座；基座的两侧分别开设有让工作介质进出的进口和出口，基座内部设置有微细通道板安装位，在基座内且位于微细通道板安装位的两侧均开设有稳流腔；微细通道板微细通道板可与负极相连并接地，微细通道板设置在微细通道板安装位上，且微细通道板上开设有多个微细通道，微细通道的长度方向与微细通道板的长度方向平行，且微细通道内下凹开设有表面锥形孔穴；两电极丝固定块分别固定在两稳流腔内；每根电极丝可与正极连接，每根电极丝的两端均分别固定在两电极丝固定块上，且每根电极丝相应设置在一所述微细通道内。本方案通过线状电极施加电场强化沸腾传热，通过控制施加的不同电压从而控制不同工况下适合的电场强度；微细通道表面经过激光打孔形成的锥形孔穴，增加通道内有效的活化核心，从而强化传热效果。进一步地，所述工作介质为水、乙醇或制冷剂。优选的，所述传热装置内工作介质为R141b制冷剂。进一步地，所述电极丝通过电极丝固定块加以固定，每根电极丝从从对应微细通道的几何轴心穿过。几何轴心位置处产生的电场更均匀，对气泡的作用力均衡。进一步地，所述电极丝固定块，其上表面布有与每个微细通道一一对应的安装孔，配合的不锈钢螺丝，可以将每根电极丝固定于对应通道中心线的位置，且螺丝的预紧力使得电极丝始终处于紧绷状态。进一步地，所述电极丝固定块分别固定在试验段两端的稳流腔内，电极丝固定块中部设有半径为15mm-20mm的圆形通孔，以减少其对流体阻力的影响，15mm-20mm的尺寸可以确保流稳定流过又足以保证此结构件的稳定。进一步地，所述单根电极丝长度长于微细通道的长度，为420mm，电极丝直径小于0.2mm，小于通道尺寸的十分之一，电极丝位于通道几何中轴线位置，将电极丝作为正极，微细通道底部作为负极并接地。电极丝直径小于0.2mm，可以防止对工质流动产生干扰。进一步地，每个微细通道内设置有多个所述表面锥形孔穴，多个所述表面锥形孔穴呈阵列排布。设置的表面锥形孔穴可以增强活化核心，阵列的排布方式使得加工更加方便。进一步地，所述微细通道板长为220mm，宽为100mm，高为15mm，由11个微细通道构成微细通道群，所述微细通道长为2mm，宽为2mm。通道间隔为2mm。进一步地，所述微细通道表面均匀分布由激光打孔形成的锥形孔穴，每个横截面上排布有若干个表面锥形孔穴，表面锥形孔穴底部直径为0.3-0.5mm、高为0.5mm，此尺寸的表面锥形孔穴可以很好地满足发泡半径条件，增多微通道的活化核心数量强化沸腾传热。进一步地，所述盖板上布置有可视化窗口，可视化窗口内通过玻璃密封圈设置有可视化玻璃。进一步地，微细通道板上设置有用于安装温度传感器的微细通道测温孔，基座相应设置有基座测温孔。进一步地，所述基座两端分别设置有工作介质进出口，中部设置用于安装所述微细通道板的微细通道板槽，所述的工作介质进出口与微细通道板槽之间设置有稳流腔。本专利技术的主要工作原理：工作介质在微细通道中流动时，在高热流密度作用的情况下产生大量气泡，表现为剧烈的流动沸腾现象，流动沸腾过程中，液体相变所需的汽化潜热会带走大量的热量，另外气泡的形成生长、脱离聚合会极大地破坏流体边界温度，强化换热过程，因此微细通道流动沸腾是一种有效的微尺度换热方法。电场对沸腾传热的强化作用主要是由于电场对气泡的影响所造成的，电场作用下，汽泡在介电电泳力的作用下被压迫在加热壁面上，此外在电对流作用下，汽泡会产生剧烈的震荡，导致汽泡底部液膜的蒸发速度加快，使得气泡的生长速度加快。介电电泳力效应和电对流效应的共同作用下，电场作用得以强化沸腾传热效果。通过在受热表面设置能有效发泡的锥形孔穴阵列，增加气泡的生成数量，从而降低沸腾所需要的过热度，提高沸腾传热的效率。与现有技术相比，本专利技术能够实现的有益效果至少如下：(1)本专利技术的微细通道经过表面锥形孔穴处理，将原本的微细通道的规则矩形截面设计成不规则形状，线状电极在该微细通道内可以产生非均匀的高压电场，微细通道内两相段产生汽泡，在电场的作用下，由于介电电泳力作用汽泡被压迫在壁面上，流动中汽泡震荡不断变大，可以强化沸腾传热效果。同时，微细通道表面增加的人工锥形孔穴可以极大的增加产生汽泡的数量，使得汽泡的运动速度大大加快，两种强化传热技术复合，极大的提升了强化传热效果。(2)电极丝完全布置在装置内部，与外部只靠一个导出孔实现，减低泄露的可能性。(3)整个传热装置的构件全部由聚四氟乙烯、铝、不锈钢等加工而成，螺栓为标准件，为整个装置的批量化生产奠定了基础。附图说明图1为本专利技术实施例的电场强化表面锥形孔穴微细通道沸腾传热装置爆炸示意图。图2为专利技术实施例的开有电极丝导出孔和可视化窗口的聚四氟乙烯盖板立体结构示意图。图3为专利技术实施例的线状电极安装固定示意图。图4为不锈钢电极丝固定块立体结构示意图图5为专利技术实施例的微细通道板立本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电场强化表面锥形孔穴微细通道沸腾传热装置，其特征在于，包括基座(29)、盖板(2)、微细通道板(8)、两电极丝固定块(12)和多根电极丝(11)，/n盖板(2)盖合设置在基座(29)上以封闭基座(29)；/n基座(29)内部设置有微细通道板安装位(30)，在基座(29)内且位于微细通道板安装位(30)的两侧均开设有稳流腔(27)；/n微细通道板(8)用于与负极相连并接地，微细通道板(8)设置在微细通道板安装位(30)上，且微细通道板(8)上开设有多个微细通道(9)，微细通道(9)的长度方向与微细通道板(8)的长度方向平行，且微细通道(9)内开设有表面锥形孔穴(26)；/n两电极丝固定块(12)分别固定在两稳流腔(27)内；/n每根电极丝(11)用于与正极连接，每根电极丝(11)的两端均分别固定在两电极丝固定块(12)上，且每根电极丝(11)相应设置在一所述微细通道(9)内。/n
【技术特征摘要】
1.一种电场强化表面锥形孔穴微细通道沸腾传热装置，其特征在于，包括基座(29)、盖板(2)、微细通道板(8)、两电极丝固定块(12)和多根电极丝(11)，
盖板(2)盖合设置在基座(29)上以封闭基座(29)；
基座(29)内部设置有微细通道板安装位(30)，在基座(29)内且位于微细通道板安装位(30)的两侧均开设有稳流腔(27)；
微细通道板(8)用于与负极相连并接地，微细通道板(8)设置在微细通道板安装位(30)上，且微细通道板(8)上开设有多个微细通道(9)，微细通道(9)的长度方向与微细通道板(8)的长度方向平行，且微细通道(9)内开设有表面锥形孔穴(26)；
两电极丝固定块(12)分别固定在两稳流腔(27)内；
每根电极丝(11)用于与正极连接，每根电极丝(11)的两端均分别固定在两电极丝固定块(12)上，且每根电极丝(11)相应设置在一所述微细通道(9)内。
2.根据权利要求1所述的一种电场强化表面锥形孔穴微细通道沸腾传热装置，其特征在于，所述工作介质为水、乙醇或制冷剂。
3.根据权利要求1所述的一种电场强化表面锥形孔穴微细通道沸腾传热装置，其特征在于，每根电极丝(11)设置在相应的微细通道(9)的几何中轴线位置上。
4.根据权利要求1所述的一种电场强化表...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗小平，李桂中，李景生，许静姝，彭子哲，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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