[实用新型]一种基于半封闭流道的自然对流强化换热结构

说明书

本实用新型公开了一种基于半封闭流道的自然对流强化换热结构，在间距为H的上、下两个平板间竖直插入若干个绝热隔板，将上、下两个平板间的空间分割成为若干个宽度为L、高度为H的流道，所述隔板的顶部和底部与上、下平板之间留有间隙为S的狭缝。与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：本实用新型涉及层流条件下自然对流的强化换热过程，通过竖直方向上的隔板来规范自然对流换热过程的环流，使得上下壁板间的对流环流个数增加，强度增强，最终增大上下壁面处的温度梯度，从而提高整个壁面的换热效率。

技术领域

本实用新型涉及流体力学与传热学领域，具体涉及一种基于半封闭流道的自然对流强化换热结构。

背景技术

随着能源供给的日趋紧张，环境污染的日趋恶化，人们对能源的高效利用产生了极强的需求，这其中自然对流条件下的换热强化尤为明显，换热效率的每一份提高都将带来巨大的社会和经济效益。对流换热普遍存在于自然界和日常生活中，大到大气层中的大气对流产生的强对流天气，小到微电子芯片上的散热过程。例如暖通工程、石化工业、能源冶金、微电子等工业领域中普遍使用的自然对流换热器，其性能的提升和节能潜力的发掘受到了工业界的普遍关注。

对流换热的基本过程可以简化如下：对于竖直方向上的两个平板，两个平板间充满流体，当下表面的温度高于上表面温度时，由于流体的热胀冷缩现象，下壁板的流体受热膨胀密度降低，而上壁板的流体遇冷收缩密度增大。流体将在热浮力的作用下从下表面受热膨胀上升，到上表面后遇冷收缩下降，在上下壁板之间就会自然而然的产生对流涡环，从而发生热量从下壁板到上壁板的传递，即热对流现象，如图 1所示。该热对流导致的两个平板间的换热效率远大于其间的辐射和传导换热，其中，T₀表示上平板表面的温度，ΔT表示上下平板表面的温差。

发明内容

传统的强化对流换热的方法是通过注入能量(如风扇)，来增强热对流过程，需要额外添加设备装置，尤其是对于小尺度的换热结构而言实现起来比较复杂。为了克服现有技术的缺点，本实用新型提出了一种基于半封闭流道的自然对流强化换热结构。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于半封闭流道的自然对流强化换热结构，在间距为H的上、下两个平板间竖直插入若干个绝热隔板，将上、下两个平板间的空间分割成为若干个宽度为L、高度为H的流道，所述隔板的顶部和底部与上、下平板之间留有间隙为S的狭缝。

与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：

本实用新型涉及层流条件下自然对流的强化换热过程，通过竖直方向上的隔板来规范自然对流换热过程的环流，使得上下壁板间的对流环流个数增加，强度增强，最终增大上下壁面处的温度梯度，从而提高整个壁面的换热效率。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为平板间的自然对流示意图；

图2为基于半封闭流道的自然对流强化换热结构示意图；

图3为数值模拟结果示意图；

图4为不同宽度的流道对流换热与质量交换对比示意图；

图5为平板宽度与热流和质量交换对比列表。

具体实施方式