本实用新型专利技术公开了一种相分离结构与电场强化相变传热的微细通道换热装置，盖板盖合在基座上以封闭基座；在基座内设置有两组进口稳流腔和出口稳流腔，微细通道板上设置有多个微细通道，稳流腔和导流板相连以实现微细通道内工质的逆流；电极丝强化传热装置设置在多个微细通道内，且电极丝分别与直流电源的正负极相连；微细通道板内部设置有相分离结构以实现液相和气相的分离，相分离结构由多孔膜固定薄片和蒸汽渗透膜组成，位于相邻微细通道的内壁上。本实用新型专利技术将相分离结构与电场引入到微细通道中，通过相分离结构换能技术与电场强化传热技术对微尺度传热进行复合强化，以达到更好的强化换热效果。的强化换热效果。的强化换热效果。
【技术实现步骤摘要】
一种相分离结构与电场强化相变传热的微细通道换热装置
[0001]本技术涉及换热器领域，尤其涉及一种基于相分离结构与外加电场强化相变传热微细通道换热装置。
技术介绍
[0002]随着人工智能(AI)技术、5G通信技术的快速发展，微电子设备将得到广泛应用；同时，体积小、集成度高、发热量大一直是影响电子元件寿命的关键因素。目前，芯片的计算量成倍增加，高热流密度由先前的大约 10W/cm2突破至100W/cm2以上，在未来几年将会持续升高。然而，高热负荷逐渐成为制约很多技术发展亟待解决的关键问题。微道换热器因具备体积小、操作方便、效率高、可通过集成实现大功率散热需求、结构紧凑、运行安全等特点，已被广泛应用于许多工程领域，如航天工程、电子通信和生物医学设备。但传统的风冷散热、水冷散热、翅片散热等冷却方式已远不能满足需求。目前，沸腾传热由于相变过程汽化潜热需吸收大量热量，散热效率分别是普通强制水冷和强制风冷换热器的100倍和1000倍，具备更强的散热能力。为了解决以上高热流密度散热问题，有必要开展微细通道相变换热研究。
[0003]近年来，人们开发并深入研究了一类新的强化传热技术，即相分离传热。这类新的强化技术一般是指体系中由于某一环境条件发生变化在相与相之间出现分离的不稳定倾向，是强化传热的全新概念。电场强化传热研究要早于相分离强化传热研究，电场强化技术实际上是由电极产生的电场增强了电流体动力学对流体的扰动效应，进而强化流动相变传热。其中，电场强化传热技术与相分离强化传热技术均对微细通道相传热具有积极影响。但是，目前尚未有同时采用相分离结构与电场耦合作用下的复合强化传热的微细通道散热器。因此，有必要设计一种相分离结构和电场复合强化相变传热的微细通道换热装置。
技术实现思路
[0004]本技术基于上述提到的问题，提出了一种相分离结构与外加电场强化相变传热微细通道换热装置，可通过相分离换能技术和电场强化传热技术相协作，以达到更好的强化换热效果。
[0005]为达到上述本技术目的，本技术提供的一种相分离结构与外加电场强化相变传热微细通道换热器装置，包包括基座、盖板、微细通道板、线状电极强化装置和导流板，
[0006]盖板盖合在基座上以封闭基座；
[0007]在基座内设置有两组进口稳流腔和出口稳流腔；
[0008]基座的两侧均设置有与进口稳流腔和出口稳流腔相通的导流板，
[0009]微细通道板位于两导流板之间，且微细通道板上设置有多个微细通道，稳流腔和导流板相连以实现微细通道内工质的逆流；
[0010]线状电极强化传热装置包括相应设置在多个微细通道内的多条电极丝，且电极丝两端分别与直流电源的正负极相连；
[0011]微细通道板内设置有相分离结构以实现液相和气相的分离，相分离结构包括蒸汽渗透膜，用于实现相邻微细通道之间气体的渗透作用。
[0012]进一步地，盖板中间位置开设有可视化窗口，可视化窗口位置安装玻璃板。通过设置玻璃板可以观察到微细通道板中流动工质的气泡行为以及流形变化。
[0013]进一步地，还包括基座密封圈，基座密封圈用于设置在基座和盖板的盖合卡槽处。通过基座密封圈来实现整个装置的封闭效果。
[0014]进一步地，还包括玻璃密封圈，玻璃密封圈用于设置在可视化窗口和玻璃板之间。通过设置玻璃密封圈来保证微细通道板中微细通道之间的独立密封效果。
[0015]进一步地，基座两端分别加工一组进出口稳流腔，进而使得工质从基座一端的进口稳流腔流入，流经微细通道板，最后从基座另一端的出口稳流腔流出。且两组进出口稳流腔的工质流向相反，定义为第一进口稳流腔、第二进口稳流腔、第二出口稳流腔和第一出口稳流腔，导流板上交错设置有用于让两种流向相反的工质通过的导流槽道。
[0016]进一步地，在基座一端的导流板由6条工质从第一进口稳流腔流入的导流槽道和6条工质流入第一出口稳流腔的导流槽道交错布置而成，请参考图 9导流板槽道截面图A，导流槽道底部平面开设有第一流道孔和第二流道孔分别与基座一端的第一进口稳流腔和第一出口稳流腔相连，从而实现流体流出第一进口稳流腔之后流入微细通道板之前被分流，以及在导流板的辅助作用下，工质从第一进口稳流腔流入，途径微细通道板，最后从第一出口稳流腔流出，同理工质从第二进口稳流腔流入，途径微细通道板，最后从第二出口稳流腔流出，从而实现相邻通道内工质流动方向相反的效果，导流板的分流作用可以实现微细通道板中相邻微细通道内流量的均匀分布。
[0017]进一步地，每个电场换能装置(即线状电极强化传热装置)包括多根电极丝，每根电极丝分别固定在每个微细通道内，微细通道内的电极丝通过电极丝预紧通孔和电极丝固定块与外界直流电源连接，线状电极(电极丝)位于微细通道内部，可以根据实际需要选取合适的当量直径和外加电压，以达到不同电场强化传热效果。
[0018]进一步地，在微细通道板上的相分离结构包括多孔膜固定薄片和蒸汽渗透膜，主要分布在相邻微细通道(槽道)的侧壁(肋)的上游和下游区域，可以实现单条通道下游区域过热工质的蒸汽通过相分离结构进入相邻通道内加热其上游区域处的工质从而使得上游区域的单相流体更容易发生相变，增加通道内的两相段长度，以及使得通道壁面上下游区域和沿程的温差减小，进而实现流动工质的强化相变换热和散热器壁面(微细通道板)的温度均匀性，增加相分离结构的数量可以增大相邻通道之间的气体交换量进一步改善微细通道板的沿程均温性，相分离结构的不同分布(上下游区域密集或一定比例分布)会造成相邻通道内两相段长度的变化进而影响相邻通道的换热量。
[0019]进一步地，在基座上且靠近进口稳流腔和出口稳流腔的侧壁处上开设有测温孔，用来布置第一进口温度传感器和出口温度传感器以测量制冷工质的进口温度和出口温度，在基座前侧且对应于微细通道板的位置开设有多个测温孔，用于布置第二温度传感器以测量微细通道沿程温度。
[0020]进一步地，微细通道板采用铝合金材质制成。
[0021]进一步地，微细通道截面呈矩形。
[0022]进一步地，在基座上且靠近进口稳流腔和出口稳流腔的侧壁上开设有测压孔，测
压孔与测温孔相对应，用来布置进口和出口压力传感器以测量制冷工质的进口和出口压力差。
[0023]进一步地，盖板采用聚四氟乙烯材料制成。
[0024]进一步地，还包括加热棒，加热棒安装在基座底部且位于微细通道板的正下方。加热棒与外界电源连接，以提供所需热流密度。
[0025]采用上述方案，通过设置加热棒来模拟散热设备，散热设备的散热功率可以看作加热棒的加热功率，进一步，通过调节电源的电压和电流，来控制微细通道的热流密度。可以理解的是，在给实际需散热装置散热时，本换热装置中不设置加热棒，而是将需散热装置置于微细通道板的下方，制冷剂不断吸收来自需散热装置的热量。
[0026]进一步地，加热棒为干烧型超高温发热管。
[0027]进一步地，加热棒安装在基座底部，加热棒四周涂覆一层导热硅脂，以增加本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种相分离结构与电场强化相变传热的微细通道换热装置，其特征在于，包括基座(14)、盖板(1)、微细通道板(11)、线状电极强化传热装置(10)和导流板(12)，盖板(1)盖合在基座(14)上以封闭基座(14)；在基座(14)内设置有两组进口稳流腔和出口稳流腔；基座(14)的两侧均设置有与进口稳流腔和出口稳流腔相通的导流板(12)，微细通道板(11)位于两导流板(12)之间，且微细通道板(11)上设置有多个微细通道，稳流腔和导流板(12)相连以实现微细通道内工质的逆流；线状电极强化传热装置(10)包括相应设置在多个微细通道内的多条电极丝，且电极丝两端分别与直流电源的正负极相连；微细通道板(11)内设置有相分离结构以实现液相和气相的分离，相分离结构包括蒸汽渗透膜(21)，用于实现相邻微细通道之间气体的渗透作用。2.根据权利要求1所述的一种相分离结构与电场强化相变传热的微细通道换热装置，其特征在于：盖板(1)上开设有可视化窗口，玻璃板(9)安装在可视化窗口上。3.根据权利要求2所述的一种相分离结构与电场强化相变传热的微细通道换热装置，其特征在于：还包括玻璃密封圈(8)，玻璃密封圈(8)用于设置在可视化窗口和玻璃板(9)之间。4.根据权利要求1所述的一种相分离结构与电场强化相变传热的微细通道换热装置，其特征在于：还包括基座密封圈(16)，基座密封圈(16)用于设置在基座(14)和盖板(1)的盖合卡槽处。5.根据权利要求1所述的一种相分离结构与电场强化相变传热的微细通道换热装置，其特征在于：基座(14)内设置有两组工质流向相反的进出口稳流腔，定义为第一进口稳流腔(13)、第二进口稳流腔(30)、第二出口稳流腔(15)和第一出口稳流腔(29)，导流板(12)...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗小平，李腾飞，章金鑫，何柏林，汪良峰，杨树斌，李桂中，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：
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