[发明专利]磁性相变微胶囊往返冷热端运动式设计方法及散热装置

说明书

本发明公开了属于强化传热技术领域的一种磁性相变微胶囊往返冷热端运动式设计方法及散热装置，包括冷却系统、发热面和传热模块，所述传热模块由受热端电磁线圈、冷却端电磁线圈、受热体、磁性相变微胶囊、传送管和传送液体组成；传送管内部充满传送液体并装有磁性相变微胶囊，胶囊内填充有磁性物质和相变材料；传热模块通过变换传送管两端的磁场，对磁性相变微胶囊在传送管中所处的位置进行改变，从而达成对传送管两端进行周期性热交换的目的。本发明克服了热量堆叠，结构设计简单紧凑，且可自由组合；不仅实现了热量高效快速的传递，而且可根据热量散出的需求调整微胶囊的运动周期，具有很好的可控性，在强化传热领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于强化换热技术领域，特别涉及一种磁性相变微胶囊往返冷热端运动式设计方法及散热装置。

背景技术

随着科学技术的发展，工业设备所承载的热流密度逐渐增大，不及时的散热将导致设备温度过高，严重危害设备的安全运行。如在激光器、大功率变电设备和航空电子设备等领域，电子设备的启动过程中热流密度剧增，此时须将热量及时导出，否则极易导致设备的失效。在太阳能热发电领域中，导热油为主要传热工质，当导热油工作温度超过400℃时，将导致其粘度增加、裂解以及传热效率降低等问题，从而严重影响太阳能热发电的效率，因此须强化导热油的散热。在太阳能光伏发电领域，尤其在聚光条件下，太阳能电池组件的温度会明显上升，温度的升高将严重影响太阳能电池的正常工作，因此须采取强有力的散热措施，保证太阳能电池工作在一定的温度范围内。

工业设备的冷却手段主要有风冷翅片散热器、水冷、半导体制冷等。风冷翅片散热技术是最常用的散热方式，其价格低廉，安全可靠，但散热能力有限，目前主要应用在中小型电器设备上。水冷具有散热能力大，热传递速率快等优势，大多数大功率电力设备都采用水冷冷却方式。但水冷管件盘绕复杂，且易发生漏水、断水等问题。半导体制冷能满足高热流密度的需求，可将温度降到室温以下，但由于半导体材料的限制，其制冷效率普遍较低。为进一步提高上述设备的散热性能和安全性，本发明利用磁相变微胶囊往返冷热两端运动的方法和相变材料吸放热的过程，将发热元件产生的热量及时快速的传递到周围环境中，满足大功率电器高热流密度的要求，避免散热装置出现传热恶化。该方法不仅结构紧凑，且效率高，具有很好的可控性，在节约设备内部空间的同时避免了许多安全隐患的发生。

发明内容

本发明的目的在于克服现有散热技术中存在的问题，提供了一种磁性相变微胶囊往返冷热端运动式散热装置，包括冷却系统、发热面和传热模块，其特征在于，所述传热模块由受热端电磁线圈、冷却端电磁线圈、受热体、磁性相变微胶囊、传送管和传送液体组成；其中受热体外周向螺旋状缠有受热端电磁线圈；所述传送管的一端紧密安装于受热体内，另一端周向螺旋状缠有冷却端电磁线圈，传送管内部充满传送液体并装有磁性相变微胶囊，磁性相变微胶囊内填充有磁性物质和相变材料；其中受热端电磁线圈和冷却端电磁线圈通过开关组与电源相连；

所述受热体安装于发热面外，冷却系统安装于传送管的冷却端电磁线圈外；传热模块通过变换传送管两端的磁场，对磁性相变微胶囊在传送管中所处的位置进行改变，从而达成对传送管两端进行周期性热交换的目的。

优选地，受热体的构成根据发热面的情况决定，当发热面为平面时，受热体为导热性能良好的一整块固体材料，其中受热体在发热面的另一端开有数量与传送管数量相同且孔径与传送管外径相同的孔；当发热面为不平整面时，受热体为内部填有液体工质的中空容器，其中液体工质为能够及时将热量传递至传送管端面的水或导热油。

所述传送管与受热体的安装方式为插入式。

所述磁性物质为磁强较强的永磁材料，其特点为即使在相当大的反向磁场作用下，仍能保持一部或大部原磁化方向的磁性；相变材料是指能够在液态和固态间转化时吸收或者放出大量潜热的低熔点物质；所述传送管两端的材料为导热金属；传送液体为同时拥有导热和润滑性能且沸点大于相变材料的液体。