[发明专利]一种自分散纳米流体热管

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米流体热管，具体来说，涉及一种自分散纳米流体热管。

背景技术

纳米流体被认为具有提高换热系统能效的潜力，目前有关报道中采用碳纳米管、铜、铝等单质、以及金属氧化物等纳米颗粒作为介质的纳米流体，其传热效率得到极大提升。但纳米流体工程应用中最大的挑战是悬浮在纳米流体中的纳米粉体会发生团聚和沉降，使纳米流体逐渐退化为普通流体。在纳米流体热管中，由于纳米颗粒的沉降更为造成热管内部纳米流体失去高换热的特性，并且纳米颗粒的团聚体有可能附着在热管的沸腾池部分，造成热管换热壁面热阻增加。热管在使用过程中，由于沸腾时会有较大扰动，此时纳米颗粒由于扰动的存在不易沉降于底面，但是在不使用的时候纳米颗粒会由于重力的作用出现自然沉降，部分纳米颗粒会沉降于热管底面。这种沉降可能是疏松的可逆沉降，在下一次热管工作的时候，经过沸腾的扰动又分散于液体中。但是纳米颗粒除了沉降特性外，长时间使用会出现团聚现象，形成大体积的纳米团聚体。纳米颗粒具有极高的比表面积和表面活性，在纳米流体放置或者运行时间较长的时候由于颗粒间很强的作用力，包括范德华力，颗粒碰撞等作用均会发生团聚。这部分纳米颗粒团聚体的存在不仅会削弱纳米流体的优异特性，比如微对流、高传热传质性能、低粘度（相对于微米颗粒悬浮液）等，而且在纳米流体的使用过程中，这部分团聚体可能成为团聚吸附核心使更多的纳米颗粒吸附在上面，从而导致纳米流体的分散稳定性进一步的降低。所以在纳米流体工程应用中如何维持稳定分散的纳米流体是本领域技术人员面临的技术问题。在热管领域应用的纳米流体，虽然沸腾过程会对产生扰动，能一定程度改善纳米流体的沉降团聚现象，但是由于沸腾的扰动由于不具规律性并不能使已产生的团聚体分散开来，在纳米流体分散方法中常用的方法为剪切分散法，使纳米流体进行圆周运动，利用纳米颗粒在圆周运动过程中径向方向上不同的速度对纳米颗粒进行剪切或者“拉扯”，从而使纳米颗粒团聚体能被“剪切”成稳定分散的纳米颗粒。本发明结合热管应用，通过特别的装置设计来对热管中纳米流体提供剪切运动，使纳米流体在应用中具备再分散的功能。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种自分散纳米流体热管，该纳米流体热管通过增压、喷气方式，利用旋转装置在剪切室中对纳米流体进行剪切分散，能使纳米流体热管在工作的时候同时具备自分散的功能；该装置能有效维持纳米流体的分散稳定性，选择性地对团聚颗粒进行分散，从而能提高纳米流体热管的稳定性和可靠性。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种自分散纳米流体热管，该热管包括散热翅片、热管外壳，以及位于热管外壳内部的叶轮、喷气通道、活塞室、增压室、回流通道、纳米流体、转轴、第一齿轮、第二齿轮、剪切室、剪切叶片和沸腾池；

散热翅片固定连接在热管外壳的外壁面上，喷气通道位于活塞室外侧，喷气通道外壁面和活塞室的壁面之间形成喷气通道，喷气通道外壁面的顶部和活塞室壁面的顶部之间设有旁通孔，活塞室壁面的下部设有喷气进气孔；

活塞室固定连接在增压室上方，活塞室内设有活塞，活塞和活塞室壁面之间设有第一密封圈，转轴和活塞之间设有双向止推轴承和轴承盖，双向止推轴承内圈与转轴固定连接，且双向止推轴承和转轴之间设有密封件；双向止推轴承外圈与轴承盖内缘固定连接，双向止推轴承与叶轮之间设有定位套筒,轴承盖外缘安装有第二密封圈，活塞可沿轴承盖外缘滑动；

增压室的上部壁面设有活塞定位凸台，活塞的底面可与活塞定位凸台的顶面接触；增压室的下部壁面设有带有筛孔的筛板，该筛板位于连接杆和增压室壁面连接处的上方；

增压室和热管外壳内壁之间形成回流通道，剪切室位于回流通道中；剪切室位于增压室外侧，且剪切叶片位于剪切室中；

沸腾池位于增压室的下方，增压室位于第一齿轮上方，沸腾池位于第一齿轮下方；沸腾池的壁面设有单向阀片，单向阀片连通沸腾池和回流通道；

纳米流体位于增压室、沸腾池和回流通道中；

叶轮与转轴的顶端固定连接，转轴的底端与第一齿轮固定连接，第一齿轮与第二齿轮配合，第二齿轮通过连接杆与剪切叶片固定连接，连接杆与密封轴承内圈固定连接，密封轴承外圈固定连接在增压室的壁面上。