【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热交换，尤其涉及一种迪恩涡换热板、涡流控制方法及两相流控温方法。
技术介绍
1、目前，微电子设备中的发热源的热流密度越来越高，工程上的应用已达到300w/cm2的量级，并即将突破1000w/cm2，使得传统的换热器不能满足微电子设备散热能力的要求。而微通道换热器是指通道当量直径在10-1000μm的换热器，是为了满足微电子工业发展的需要而设计的一类结构轻巧、高效的换热器，由于其结构紧凑、换热能力强等优点，已成为国内外研究者聚焦的热点。
2、现有的传统微通道存在以下问题：
3、1、微通道热沉一般采用直通道结构，常规直通道内，在热磁相变耦合的作用下，由于通道结构影响，通道内不易产生扰动、形成迪恩涡；而且由于直通道流动方向边界层较厚，流固交界面摩擦阻力大，流动阻力增加，从而导致冷热流体混合不充分、局部热点产生、壁面温差大等问题；
4、2、现有的微通道热沉常采用去离子水作为流动工质，但其本身热导率不高；
5、3、在微通道中，相变能激起通道内的流体扰动，且工质在管中流动时，气相会对液相工质造成一定程度的扰动作用，可以形成较强的涡流，有利于打破壁面边界层，从而极大地提升对流换热系数，再加上相变本身吸收的大量热量，因此微通道中的相变不仅能够解决高热流密度的问题，而且能够承载未来更高热流密度的微通道换热器。但现有的微通道
，一方面对于涡流的控制缺乏有效措施，另一方面对于两相流的温度控制不够精确，导致微通道热沉换热能力受到限制，不易承载高热流密度的工况。
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1、为解决上述问题，本专利技术提供一种迪恩涡换热板、涡流控制方法及两相流控温方法，采用热磁相变耦合的方法增强迪恩涡的强度，可有效缓解局部热点问题，实现高效且稳定的散热，从而适应高热流密度微电子设备。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种迪恩涡换热板，包括由换热底板构成的迪恩涡换热板主体，换热底板内部顶端设置有多条并列平行分布的波浪形流道，波浪形流道的两端分别设置有磁流体入口和磁流体出口，磁流体入口依次经工质输入管以及设置于工质输入管上的阀门和工质泵与冷却工质循环箱的输出口连通，磁流体出口经工质输出管与冷却工质循环箱的回收口连通，用于利用工质泵依次经工质输入管和磁流体入口向波浪形流道输入磁流体；
3、迪恩涡换热板主体的两端均设置有用于控制外加磁场的方向和大小的磁性线圈，磁性线圈产生的磁场的方向与磁流体的流动方向垂直；
4、换热底板上还设置有热电偶温度计。
5、优选的，换热底板的顶端设置成与波浪形流道平行布置的波浪形，换热底板的长度为100-200mm，宽度为32-64mm。
6、优选的，波浪形流道的高宽比为1：2；
7、波浪形流道为高为1-2mm、宽为2-4mm、长为70-160mm的长条形矩形通道；
8、相邻两个波浪形流道之间间距为1-4mm。
9、优选的，磁流体为由纳米颗粒和水构成的纳米流体；
10、纳米颗粒包括以下组分：cu、al、al2o3、sio2；
11、纳米流体体积分数为0.1％-1.0％。
12、优选的，磁性线圈为由铜线缠绕的螺旋线圈结构，铜线直径为20-40mm。
13、优选的，磁性线圈的圈数为100-200；
14、且由磁性线圈的半径r、磁性线圈的总匝数n、磁性线圈中的电流i计算磁感应强度：
15、通过调控供电模块的电流i大小改变磁性线圈2的磁场强度；
16、通过调控供电模块的电流i方向改变磁性线圈2的磁场方向；
17、磁感应强度b为0.5-1t；
18、优选的，换热底板的材质为不锈钢或铝合金，提高防腐蚀能力。
19、一种迪恩涡换热板的涡流控制方法，包括以下步骤；
20、波浪形流道内磁流体在弯曲管道中流动时会生成一对反向对称的二次流漩涡，即迪恩涡；此时波浪形流道波峰波谷位置温度变化波动大，通过控制通入对应该区域的磁性线圈的电流的大小，增大该区域对应的磁场强度，进而增强扰动，从而增加二次流漩涡的数量，同时伴随着相变的产生，进一步增大漩涡的强度。
21、一种迪恩涡换热板的两相流控温方法，包括以下步骤；
22、当热电偶温度计显示温度高于相变点时，通过控制通入磁性线圈的电流的方向，使得磁性线圈产生的磁场力的方向与磁流体流动的方向相同，驱动磁流体流动，加速散热过程，从而降低磁流体温度；
23、当热电偶温度计显示温度低于相变点时，通过控制通入磁性线圈的电流的方向，使得磁性线圈产生的磁场力方向与磁流体流动的方向相反，阻碍磁流体流动，减缓散热过程，从而升高磁流体温度。
24、本专利技术具有以下有益效果：
25、(1)利用磁场控制涡流的位置及其数量大小，随着涡流的数量大小增多，而二次流漩涡带动流体在通道内旋转，使得两相液体间的接触面不断的破碎、重组与卷积，打破了边界层，增加了接触面积，局部换热能力骤增，可以有效解决微通道内局部热点问题。
26、(2)为了尽可能保持相变的发生，需要控制微通道热沉的温度，使其保持在工质的相变点区间附近，针对该问题，提出两相流控温方法，当带有磁流体横切穿过磁场时，根据电磁感应定律，由磁感线切割产生电，此时磁流体受到磁场力作用。当磁流体在流道内流动方向与磁场力方向相同时，磁场力起到驱动磁流体流动的作用；磁流体在流道内流动方向与磁场力方向相反时，磁场力起到阻碍磁流体流动的作用，从而达到控温的目的，通过控制两相流的温度，保证了相变的产生，基于潜热产生的能量与扰动效应，大大提高了换热性能。
27、(3)仿照波浪周期性起伏运动的波峰波谷思想，控制局部热点位置，保证局部热点一般出现在波峰波谷位置，配合流道形状为波浪形的波浪形流道，流体在弯曲管道中流动时会生成一对反向对称的二次流漩涡，称之为迪恩涡，由于迪恩涡的作用，可形成较强的扰动效应，破坏了边界层，便于实施涡流控制方法及两相流控温方法，使得涡流强度也进一步增大，从而进一步提高了微通道的换热性能。
28、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
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1.一种迪恩涡换热板，包括由换热底板构成的迪恩涡换热板主体，其特征在于：换热底板内部顶端设置有多条并列平行分布的波浪形流道，波浪形流道的两端分别设置有磁流体入口和磁流体出口，磁流体入口依次经工质输入管以及设置于工质输入管上的阀门和工质泵与冷却工质循环箱的输出口连通，磁流体出口经工质输出管与冷却工质循环箱的回收口连通，用于利用工质泵依次经工质输入管和磁流体入口向波浪形流道输入磁流体；
2.根据权利要求1所述的一种迪恩涡换热板，其特征在于：换热底板的顶端设置成与波浪形流道平行布置的波浪形，换热底板的长度为100-200mm，宽度为32-64mm。
3.根据权利要求1所述的一种迪恩涡换热板，其特征在于：波浪形流道的高宽比为1：2；
4.根据权利要求1所述的一种迪恩涡换热板，其特征在于：磁流体为由纳米颗粒和水构成的纳米流体；
5.根据权利要求1所述的一种迪恩涡换热板，其特征在于：磁性线圈为由铜线缠绕的螺旋线圈结构，铜线直径为20-40mm。
6.根据权利要求5所述的一种迪恩涡换热板，其特征在于：磁性线圈的圈数为100-200；<...
【技术特征摘要】
1.一种迪恩涡换热板，包括由换热底板构成的迪恩涡换热板主体，其特征在于：换热底板内部顶端设置有多条并列平行分布的波浪形流道，波浪形流道的两端分别设置有磁流体入口和磁流体出口，磁流体入口依次经工质输入管以及设置于工质输入管上的阀门和工质泵与冷却工质循环箱的输出口连通，磁流体出口经工质输出管与冷却工质循环箱的回收口连通，用于利用工质泵依次经工质输入管和磁流体入口向波浪形流道输入磁流体；
2.根据权利要求1所述的一种迪恩涡换热板，其特征在于：换热底板的顶端设置成与波浪形流道平行布置的波浪形，换热底板的长度为100-200mm，宽度为32-64mm。
3.根据权利要求1所述的一种迪恩涡换热板，其特征在于：波浪形流道的高宽比为1：2；...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚志敏，胡涛，江胤辉，刘佳龙，邵梦佳，文鹏程，黄子文，高丽群，焦锐，
申请(专利权)人：武汉理工大学三亚科教创新园，
类型：发明
国别省市：
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