[实用新型]电流体强化对流换热实验系统

说明书

本实用新型提供了一种电流体强化对流换热实验系统，包括：实验件子系统，用于对热沉的对流换热过程进行分析，包括：热沉，由基座和翅片组成；为金属或石墨材质，基座上有多个翅片，翅片之间相互平行或成一预定夹角；热源，其一面通过界面导热材料与所述热沉的基座贴合，另一面用保温材料包覆和周围流体绝热；电极，设置于热沉的翅片间隙中，与热沉不接触，且与热沉的相对距离可变；电源子系统以及测量子系统；其中，参与对流换热的流体是常态下不导电且高电压下可电离的气体或液体。本实用新型可通过改变实验中的加热功率、高压电压以及实验元件的相对距离、几何尺寸、表面结构等参变量，研究对流换热系数随各参变量的变化规律。

技术领域

本实用新型涉及一种电流体强化对流换热实验系统，尤其涉及一种电流体强化气体对流换热实验系统。

背景技术

热量的交换无处不在，电子元器件在工作中都会产生热耗散，耗散热量如不能快速导出并散掉，就会影响元器件的工作寿命，甚至造成设备烧毁、系统停止等严重故障。一般元器件会将热量以热传导的方式传递给与之贴合的热沉，热沉再主要通过对流的方式将热量传递给周围的流体，流体流动将热量带走，实现散热过程。只有当元器件的发热量和热沉的散热量达到平衡时，元器件才能维持稳定的工作温度。目前热沉的材质一般为铜合金、铝合金等金属，导热系数较高；而当流体流速较慢时，热沉与周围流体之间的对流换热系数较低。并且，由于流体自身的粘度，受粘性力的作用，在热沉表面会形成平均流速很低的流体层，称之为边界层。边界层中主要依靠热传导传热，而流体的导热系数普遍远远低于金属固体。因此，热沉与流体间的换热较差，是制约热沉散热能力的主要因素。

为了提高对流换热系数，常用泵或风机对流体加速，但这种方式内含高速运动部件，会带来噪音污染，提高了系统功耗，增大了系统体积，更主要是降低了系统的可靠性，增加了维护成本。基于电流体动力学的电流体强化对流换热技术，是近年来一种新兴的强化换热手段，该方式无运动部件，功耗低，体积小，可靠性大大提高；只是目前对该技术的实验研究还不成熟，尚不足以系统化地指导电流体强化对流换热的仿真计算和产品设计。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型提供了一种电流体强化气体对流换热实验系统，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本实用新型的一个方面，提供了一种电流体强化对流换热实验系统，包括：实验件子系统，用于对热沉的对流换热过程进行分析，包括：热沉，由基座和翅片组成；为金属或石墨材质，基座上有多个翅片，翅片之间相互平行或成一预定夹角；热源，其一面通过界面导热材料与所述热沉的基座贴合，另一面用保温材料包覆和周围流体绝热；电极，设置于热沉的翅片间隙中，与热沉不接触，且与热沉的相对距离可变；电源子系统，包括：高压电源，其输出端与电极相连，返回端通与热沉相连，用于在电极和热沉之间形成电场；以及测量子系统，包括温度测量装置和流体速度场测量装置，用于实验件子系统的温度场及流体的速度场进行测量，从而对对流换热系数随各参变量的变化规律进行分析；其中，参与对流换热的流体是常态下不导电且高电压下可电离的气体或液体。