基于马兰戈尼效应的磁流体自循环散热系统及散热方法技术方案

本发明专利技术属于磁流体散热技术领域，公开了一种基于马兰戈尼效应的磁流体自循环散热系统及散热方法，散热系统设置有：磁流体；磁流体下方设置有铜基板；铜基板下方铺设有多根磁铁；多根磁铁之间设置有陶瓷加热片；陶瓷加热片用于提供热源。本发明专利技术结构简单且易于操作，设备制造难度低；油基磁流体和钕铁硼磁铁成本低廉，易于获取。本发明专利技术仅仅需要磁铁形成磁流体通道，陶瓷加热片提供热源就可使磁流体流动，从而带走热量。本发明专利技术适用范围广，使用温度范围较大，可最大范围的适用于不同情景，应用前景广阔。本发明专利技术磁流体体积，磁铁数量易于调节，易于通过调节磁铁数量增加磁流体散热通道，增强散热效果，本发明专利技术的灵活性非常高，可操纵性好。好。好。

【技术实现步骤摘要】
基于马兰戈尼效应的磁流体自循环散热系统及散热方法


[0001]本专利技术属于磁流体散热
，尤其涉及一种基于马兰戈尼效应的磁流体自循环散热系统及散热方法。

技术介绍

[0002]目前，随着电子产品性能朝着性能强大化、体积轻薄化、小型化发展，其集成度和组装密度也在不断提高，从而导致功耗和发热量急剧增加，散热技术是电子产品中要考虑的重要因素。利用纳米流体强化传热是一种效果较好的方法，具有较好的实用性。铁磁流体是一种特殊类型的纳米流体，与传统的冷却工质(如油或水)相比，带有磁性纳米颗粒的铁磁流体由于自身流动特性、温度特性和热磁对流特性为其在强化传热中的应用奠定了基础。
[0003]对于传统的磁流体散热，其原理主要是热磁对流。磁流体受外磁场作用，其体内温度具有不均匀性，不同位置的磁化强度差异可能导致宏观的压力梯度而驱动流体运动，这就是热磁对流现象。但普通磁流体的磁化强度随温度变化很小，其热磁对流很弱。因此利用热磁对流进行散热，需选用温度敏感型磁流体，该类磁流体具有较低的居里温度，较小的温度变化就可使磁流体的磁化强度发生显著变化，热磁对流现象也就十分明显。但这也随之而来一个问题，温度敏感型磁流体的工作温度较低，磁流体的工作范围在居里点附近。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：传统的散热装置或散热系统成本高，对流散热方式磁流体居里点较低，使用温度较低，应用范围相对较窄。
[0005]解决以上问题及缺陷的难度为：
[0006]传统的散热装置或散热系统成本高，热磁对流散热方式磁流体居里点较低，使用温度较低，应用范围相对较窄。
[0007]解决以上问题及缺陷的意义为：
[0008]本方案散热系统结构简单，成本低，有利于大规模推广；
[0009]本方案所使用磁流体居里点较高，使用温度上限高，应用范围大。

技术实现思路

[0010]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于马兰戈尼效应的磁流体自循环散热系统及散热方法。
[0011]本专利技术是这样实现的，一种基于马兰戈尼效应的磁流体自循环散热系统，设置有：
[0012]磁流体；
[0013]所述磁流体下方设置有铜基板；所述铜基板下方铺设有多根磁铁；
[0014]所述多根磁铁之间设置有陶瓷加热片；所述陶瓷加热片用于提供热源。
[0015]进一步，所述磁流体为Fe3O4油基磁流体。
[0016]进一步，所述铜基板为纯铜材质。
[0017]进一步，所述磁铁为钕铁硼永磁铁；所述磁铁为长条形。
[0018]进一步，所述多根磁铁形成磁流体通道。
[0019]进一步，所述多根磁铁为2根或2根以上。
[0020]进一步，所述陶瓷加热片为氧化铝陶瓷加热片；所述陶瓷加热片可与所述铜基板胶接。
[0021]进一步，所述铜基板与所述磁铁之间预留一定间隙。
[0022]进一步，所述陶瓷加热片与所述磁铁之间预留一定间隙。
[0023]进一步，所述陶瓷加热片可为其他热源。
[0024]本专利技术的另一目的在于提供一种基于马兰戈尼效应的磁流体自循环散热方法包括：由铺设在铜基板下的钕铁硼永磁铁形成磁流体通道，由陶瓷加热片提供热源，在热磁对流和马兰戈尼效应的共同作用下，磁流体由于表面张力梯度和退磁作用从热源部分流出，并在磁体积力作用下从低温区域重新循环回来，形成自循环的散热系统。
[0025]具体包括：陶瓷加热片通电其温度升高，热量通过铜片从加热片传递到磁流体上，磁流体受到加热温度升高，磁流体表面张力降低，远离陶瓷加热片区域温度低，表面张力大，高温区域的磁流体会被拉到低温区；并且由于温度升高，高温区的磁流体受到热退磁的作用，高温区的磁流体也会被拉到低温区；同时，由于温度的升高，造成非平衡磁化，温度较高部分磁化强度较低，温度较低部分磁化强度较高，会受到开尔文体力(一种磁体力)，Kelvin体力引导铁磁流体向温度较高的部分流动。在这三者的共同作用下，在磁流体表面形成了一个从高温区流动至低温区，在磁流体液面下方又从低温区返回至高温区的循环，形成一个磁流体运动的自循环并带走热量。
[0026]结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：
[0027]本专利技术结构简单且易于操作，设备制造难度低；油基磁流体和钕铁硼磁铁成本低廉，易于获取。本专利技术仅仅需要磁铁形成磁流体通道，陶瓷加热片提供热源就可使磁流体流动，从而带走热量。
[0028]本专利技术适用范围广，本专利技术选用的Fe3O4油基磁流体，其居里温度很高(857K)，使用温度范围较大，可最大范围的适用于不同情景，应用前景广阔。本专利技术磁流体体积，磁铁数量易于调节，易于通过调节磁铁数量增加磁流体散热通道，增强散热效果，本专利技术的灵活性非常高，可操纵性好。
[0029]本专利技术中只要有一个热源作用在磁流体上，磁流体存在温度差，磁流体就可源源不断运动，进而推动液滴运动，无需任何外部驱动装置，装置稳定性高，可靠性好。
[0030]本专利技术散热效率高，与传统的热磁对流散热相比，马兰戈尼散热效果更好。本专利技术不需要任何外部推动装置(如气泵、机械泵)，具有结构简单，散热效率高，无噪音，可靠性高，稳定性好，成本低廉等特点，其应用领域和应用前景都十分广阔。
[0031]本专利技术结构非常简单，无需任何外部装置推动磁流体流动，仅需钕铁硼磁铁形成输运通道，只要存在温度梯度差，马兰戈尼对流和热磁对流便会产生，进而磁流体流动带走热量。
[0032]本专利技术通过调节磁铁的形状、大小以及磁流体的量，即可对应不同的散热情形。当热量比较多时，可布置更长、更宽、更多的磁铁，加入更多的磁流体形成磁流体通道，就可达到更好的散热效果。
附图说明
[0033]图1是本专利技术实施例提供的基于马兰戈尼效应的磁流体自循环散热系统结构示意图。(a)正视图；(b)俯视图。
[0034]图2是本专利技术实施例提供的加热片在3种不同散热介质下、加热功率2.56W、冷却30s的温度对比示意图。
[0035]图3是本专利技术实施例提供的加热片在3种不同散热介质下、加热功率2.56W、控温30s的温度对比示意图。
[0036]图4是本专利技术实施例提供的加热片在3种不同散热介质下、加热功率1W、温度稳定后的温度对比示意图。
[0037]图5是本专利技术实施例提供的磁流体在铜管中的散热结构示意图。
[0038]图中：1、磁流体；2、铜基板；3、磁铁；4、陶瓷加热片：5、铜管。
具体实施方式
[0039]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0040]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于马兰戈尼效应的磁流体自循环散热系统，下面结合附图对本专利技术作详细的描述。
[0041]如图1所示，本专利技术实施例提供的所述基于马兰戈尼效应的磁流体自循环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于马兰戈尼效应的磁流体自循环散热系统，其特征在于，所述基于马兰戈尼效应的磁流体自循环散热系统设置有：磁流体；所述磁流体下方设置有铜基板；所述铜基板下方铺设有多根磁铁；所述多根磁铁之间设置有陶瓷加热片；所述陶瓷加热片用于提供热源。2.如权利要求1所述基于马兰戈尼效应的磁流体自循环散热系统，其特征在于，所述磁流体为Fe3O4油基磁流体。3.如权利要求1所述基于马兰戈尼效应的磁流体自循环散热系统，其特征在于，所述铜基板为纯铜材质。4.如权利要求1所述基于马兰戈尼效应的磁流体自循环散热系统，其特征在于，所述磁铁为钕铁硼永磁铁；所述磁铁为长条形。5.如权利要求1所述基于马兰戈尼效应的磁流体自循环散热系统，其特征在于，所述多根磁铁形成磁流体通道。6.如权利要求1所述基于马兰戈尼效应的磁流体自循环散热系统，其特征在于，所述多根磁铁多于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张航，王志明，林峰，童鑫，余鹏，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：