【技术实现步骤摘要】
本申请属于微通道强化传热，涉及一种基于脉动流的微通道强化传热装置及方法。
技术介绍
1、微通道，微通道具有体积小、结构简单、比表面积大及换热性能优越等优点而备受关注，并广泛应用于芯片冷却、新能源汽车热管理、石油化工、机械制造、航空航天等相关领域，随着科技的不断进步和创新，微通道的应用领域还将不断扩展和深入，提高微通道的换热效率和流动损失是目前的研究热点。
2、微通道中流动的冷却工质，液体种类可以是纯水、含硅冷却液、含氟冷却液等液体，但是一般为流量恒定不变的稳态流。脉动流是一种主动强化换热方法，将微通道内的冷却工质由流量恒定的稳态流转变为流量周期变化的脉动流，引发微通道内形成新的涡旋，从而破坏热边界层和回流涡结构，进一步增强冷热流体的混合，从而提高对流传热系数，最终相比稳态流，微通道的传热性能被进一步强化。
3、对于流量周期变化的脉动流，有两个特征参数：脉动振幅和脉动频率，不同脉动参数对于的强化传热效果不同，在广泛的参数范围内并非所有脉动参数都会有明显的强化传热效果，有些范围甚至会恶化传热，导致不良后果。
4、目前现有技术存在以下问题：
5、1.一般的强化传热装置都是稳态流动，即流量恒定的冷却工质。1)稳态流动是长期以来的情况，一般都是从结构改进、增大流速的等方面强化传热，而本专利提出的脉动流，相对于稳态流是创新。2)当微通道采用稳态流的入口条件，在凹槽内、90度角落等位置从流体力学角度存在稳定的回流涡，这导致传热情况差，而采用脉动流，引发微通道内形成新的涡旋，可以破坏热边界层和回流
6、2.目前没有脉动参数选取方法。
技术实现思路
1、本申请的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种基于脉动流的微通道强化传热装置及方法。本申请通过控制器调整脉动流的频率使其在最佳脉动频率区间，最终使用者可以稳定获得良好的强化传热效果。
2、为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案予以实现：
3、第一方面，本申请提供一种基于脉动流的微通道强化传热装置，包括：
4、脉动发生装置，所述脉动发生装置的出口连接微通道；
5、微通道，所述微通道的出口连接冷却器；
6、冷却器，所述冷却器的出口连接脉动发生装置的入口；用于降低脉动发生装置中冷却工质的温度；
7、控制器，所述控制器的数据采集端采集微通道的入口和冷却器出口的流量、温度信号；所述控制器的控制端与脉动发生装置与冷却器的控制端相连，用于输出控制指令。
8、第二方面，本申请提供一种基于脉动流的微通道强化传热装置的控制方法，包括以下步骤：
9、在脉动振幅a<0.3的条件下：
10、若雷诺数在10.700≤re≤199.965时，调控脉动频率至0≤ff≤3.504hz；
11、若雷诺数在200.432≤re≤406.743时，调控脉动频率至2.579hz≤ff≤8.983hz；
12、若雷诺数在406.955≤re≤623.748时，调控脉动频率至4.003hz≤ff≤14.013hz；
13、若雷诺数在624.002≤re≤823.032时，调控脉动频率至6.520hz≤ff≤17.788hz；
14、ff是脉动发生装置出口的脉动频率：
15、ff＝ff(re,a)
16、其中，re是微通道入口的雷诺数，a是脉动发生装置出口的脉动振幅；
17、雷诺数re如下：
18、
19、其中，ρ是冷却工质的密度，u0是脉动发生装置输出的平均流量，d是微通道的水力直径，μ是冷却工质的动力粘度；
20、脉动振幅a如下：
21、
22、其中，umax是脉动发生装置输出的最大流量。
23、与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
24、(1)本申请将微通道入口冷却工质由稳态流改变为脉动流，脉动流会引发微通道内形成新的涡旋，破坏微通道内原有的热边界层和回流涡结构，进一步增强冷热流体的混合，提高电子器件散热效果。
25、(2)本申请提出不同雷诺数对应的最佳脉动频率，为实施者提供快捷的脉动频率预判依据。
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1.一种基于脉动流的微通道强化传热装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于脉动流的微通道强化传热装置，其特征在于，所述脉动发生装置(1)为隔膜泵、电磁泵或者活塞泵。
3.根据权利要求1或2所述的基于脉动流的微通道强化传热装置，其特征在于，所述脉动发生装置(1)中的液体冷却工质为去离子水、含硅冷却液、含氟冷却液或添加纳米粒子的液体。
4.根据权利要求1所述的基于脉动流的微通道强化传热装置，其特征在于，所述脉动发生装置(1)的出口与微通道(4)之间还设置有过滤器(2)。
5.根据权利要求1所述的基于脉动流的微通道强化传热装置，其特征在于，所述微通道(4)入口的管道上连接有流量计(31)用于监测微通道(4)入口的冷却工质的流量；流量计(31)将采集到的数据通过流量信号采集卡(32)经示波器(33)输出到控制器(8)中。
6.根据权利要求1所述的基于脉动流的微通道强化传热装置，其特征在于，所述冷却器(5)的出口连接有温度传感器(61)，温度传感器(61)通过温度信号采集卡(62)将温度信号发送给控制器(8)。>
7.根据权利要求1所述的基于脉动流的微通道强化传热装置，其特征在于，所述微通道(4)的内部设置有若干通道。
8.根据权利要求1或7所述的基于脉动流的微通道强化传热装置，其特征在于，所述微通道(4)紧贴高热流密度的器件或嵌入在高热流密度的器件之中。
9.一种采用权利要求1-9任意一项所述基于脉动流的微通道强化传热装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于脉动流的微通道强化传热装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于脉动流的微通道强化传热装置，其特征在于，所述脉动发生装置(1)为隔膜泵、电磁泵或者活塞泵。
3.根据权利要求1或2所述的基于脉动流的微通道强化传热装置，其特征在于，所述脉动发生装置(1)中的液体冷却工质为去离子水、含硅冷却液、含氟冷却液或添加纳米粒子的液体。
4.根据权利要求1所述的基于脉动流的微通道强化传热装置，其特征在于，所述脉动发生装置(1)的出口与微通道(4)之间还设置有过滤器(2)。
5.根据权利要求1所述的基于脉动流的微通道强化传热装置，其特征在于，所述微通道(4)入口的管道上连接有流量计(31)用于监测微通道(4)入口的冷却工质的流量...
【专利技术属性】
技术研发人员：高铁瑜，周亮，龚建英，王佳典，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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