一种基于渗透压差原理的被动发汗冷却设备制造技术

本发明专利技术公开了一种基于渗透压差原理的被动发汗冷却设备，包括散热肋

【技术实现步骤摘要】
一种基于渗透压差原理的被动发汗冷却设备


[0001]本专利技术属于发汗冷却设备，更具体地，涉及一种基于渗透压差原理的被动发汗冷却设备
。

技术介绍

[0002]随着航空技术的进步和航空工业的发展，人们对飞行器性能
、
效率等要求也越来越高
。
在飞行中，受气流摩擦
、
引擎燃烧等因素影响，飞行器迎风部位的温度升高会对飞行器的结构和器件造成损伤和热应力，甚至增加出现事故的风险
。
而因发汗冷却技术具有高效传热传质冷却能力，在航空航天等领域被人们广泛应用
。
[0003]现有的发汗冷却技术多为主动冷却技术，需采用动力设备向冷却主体泵入冷却剂，进而对动力设备的性能也提出了一定的要求
。
因此现有装置的建设及运行成本较高
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服已有技术存在的问题，提供一种基于渗透压差原理的被动发汗冷却设备，具备低冷却剂泵送功率及高冷却效率的特性
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案如下：
[0006]本专利技术的一种基于渗透压差原理的被动发汗冷却设备，包括储罐装置和基质空腔，所述的基质空腔包括上部腔体以及顶部和上部腔体底壁中间连通的基质管道，所述的基质管道的下端与供液管道的出口连通，所述的供液管道的底部插入储罐装置设置，在位于所述的储罐装置内的供液管道进口处封堵有管内半透膜，所述的基质空腔的上部腔体的顶面为凹凸交替结构，所述的凹凸交替结构的凸起部分为散热肋，在每个所述的散热肋左右侧壁上均开有豁口，在所述的豁口内嵌有侧壁半透膜，所述的凹凸交替结构的凹槽部分为排汽通道；
[0007]基质空腔内为高渗透压的混合溶液，所述混合溶液由基质溶液与冷却剂组成，所述混合溶液内的基质溶液为大分子
、
高比热容
、
不易挥发且不能透过侧壁半透膜的溶液，供液管道下部的管内半透膜完全浸入储罐装置的冷却剂流体内部，所述储罐装置内部的冷却剂为小分子，高比热容且可通过管内半透膜的液态流体；所述管内半透膜以及侧壁半透膜为无机膜或者超滤膜；
[0008]在散热肋顶部吸热蒸发的冷却剂蒸汽穿过散热肋侧面的侧壁半透膜至排汽通道，排汽通道与外界环境连通，使冷却剂蒸汽排至外界环境
。
[0009]与现有技术相比，本专利技术的优势在于：
[0010]1.
本专利技术基于渗透压差原理的被动发汗冷却设备中，冷却剂吸热蒸发后由散热肋顶部的半透膜排出，该处基质空间内基质溶液浓度升高，保证了基质空间内部渗透压差持续存在，冷却剂分子可在基质空间内高效传输
。
[0011]2.
在设备运行时，冷却剂蒸发后散热肋处的基质溶液产生的渗透压等于冷却剂供液管道对储罐内冷却剂的吸引力，供液管道可自发调节冷却剂供应量
。
[0012]3.
本专利技术具有结构简单，冷却效率高，泵送功率低等特点，可用于完成高热通量设备
、
航空航天等领域的冷却工作
。
附图说明
[0013]图1为本专利技术基于渗透压差原理的被动发汗冷却设备的主视图；
[0014]图2为本专利技术基于渗透压差原理的被动发汗冷却设备的俯视图；
[0015]图3为本专利技术基于渗透压差原理的被动发汗冷却设备的左视图；
[0016]图4为图1所示结构的
A
处局部放大示意图
。
具体实施方式
[0017]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0018]如附图所示，本专利技术公开的一种基于渗透压差原理的被动发汗冷却设备，包括储罐装置7和基质空腔4，所述的基质空腔4包括上部腔体6以及顶部和上部腔体底壁中间连通的基质管道，所述的基质管道的下端与供液管道5的出口连通，所述的供液管道的底部插入储罐装置设置，在位于所述的储罐装置内的供液管道进口处封堵有管内半透膜3‑1，所述的管内半透膜3‑1的外缘与供液管道进口固定相连，所述的基质空腔4的上部腔体6的顶面为凹凸交替结构，所述的凹凸交替结构的凸起部分为散热肋1，在每个所述的散热肋左右侧壁上均开有豁口，在所述的豁口内嵌有侧壁半透膜3‑2，所述的凹凸交替结构的凹槽部分为排汽通道
2。
[0019]基质空腔4内为高渗透压的混合溶液
。
所述混合溶液由基质溶液与冷却剂组成
。
所述混合溶液内的基质溶液为大分子
、
高比热容
、
不易挥发且不能透过侧壁半透膜的溶液
。
优选的，所述的基质溶液为溴化锂溶液，所述的冷却剂为液态水
。
供液管道5下部的管内半透膜3‑1完全浸入储罐装置7的冷却剂流体内部，所述储罐装置内部的冷却剂为小分子，高比热容且可通过管内半透膜的液态流体，如液态水
。
[0020]优选的上部腔体为盘形结构，与其余结构相比圆盘形结构的面积最大，可以为高热通量设备提供更大的散热面积
。
[0021]所述管内半透膜以及侧壁半透膜为只允许离子或小分子自由透过，而高分子不能透过的膜结构，且管内半透膜以及侧壁半透膜对不同物质具有选择性透过，溶液的渗透压随其浓度的升高而升高，当不同浓度的两种水溶液被管内半透膜以及侧壁半透膜分离时，水分子可通过扩散作用从低渗透压溶液的一侧透过半透膜到高渗透压溶液的一侧，但其余大分子不能透过膜结构，如无机膜或者超滤膜，该材质具有良好的耐高温
、
耐高压等特性
。
[0022]请参阅图1‑4，散热肋1与排汽通道2间隔排列，在散热肋1顶部吸热蒸发的冷却剂蒸汽可穿过散热肋侧面的侧壁半透膜3‑2至排汽通道2，排汽通道2与外界环境连通，可使冷却剂蒸汽排至外界环境
。
[0023]本专利技术的工作原理：
[0024]本专利技术在运行时，散热肋1顶部与高热通量设备
(
电子设备芯片
、
高速飞行器等
)
的
高发热量表面接触并对其冷却，高热通量被施加给散热肋1顶部，热量经由散热肋1顶部传递给基质空腔4内部的混合溶液
。
随热量被持续传递给基质空腔4的上部腔体，该处混合溶液内的液态冷却剂逐渐被加热至蒸汽状态，冷却剂蒸汽小分子穿过侧壁半透膜3‑2并经由排汽通道2排至外界环境中
。
[0025]由于冷却剂在散热肋1蒸发并通过侧壁半透膜3‑2排出，该部位的混合溶液中基质溶液的浓度升高，进而渗透压升高，吸收冷却剂的能力被加强
。
在距散热肋1较远的供液管道5中混合溶液内部的基质溶液浓度相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于渗透压差原理的被动发汗冷却设备，其特征在于：包括储罐装置和基质空腔，所述的基质空腔包括上部腔体以及顶部和上部腔体底壁中间连通的基质管道，所述的基质管道的下端与供液管道的出口连通，所述的供液管道的底部插入储罐装置设置，在位于所述的储罐装置内的供液管道进口处封堵有管内半透膜，所述的基质空腔的上部腔体的顶面为凹凸交替结构，所述的凹凸交替结构的凸起部分为散热肋，在每个所述的散热肋左右侧壁上均开有豁口，在所述的豁口内嵌有侧壁半透膜，所述的凹凸交替结构的凹槽部分为排汽通道；基质空腔内为高渗透压的混合溶液，所述混合溶液由基质溶液与冷却剂组成，所述混合溶液内的基质溶液为大分子
、
高比热容
、
不易挥发...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹为学，张旭东，张苡宣，邵天琦，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：发明
国别省市：