[发明专利]一种外加超声场与线状电极强化沸腾微细通道传热装置

说明书

本发明公开了一种外加超声场与线状电极强化沸腾微细通道传热装置，盖板盖合连接在基座上以封闭基座；基座内部设置有微细通道板安装位，在基座内且位于微细通道板安装位的两侧设置有稳流腔；微细通道板设置在微细通道板安装位上，微细通道板上开设有多个微细通道；线状电极强化装置包括多根相应设置在多个微细通道内的电极线，且电极线的两端分别用于与电源的正负极连接；在基座内且位于微细通道的两端均分别设置有所述超声场换能装置，超声场换能装置均包括超声波换能器和振动板，超声波换能器用于与超声波发生器连接，超声波换能器固定在振动板上。本发明将电场与声场引入到微细通道中，通过电场与声场耦合作用增强微细通道的复合强化传热效果。

技术领域

本发明涉及换热器领域，尤其涉及一种外加超声场与线状电极强化沸腾微细通道传热装置。

背景技术

随着现代科技的飞速发展，各类电子元器件设备朝着小型化方向发展，在原有的功耗不变的情况下，体积尺寸的减小意味着单位面积上热量会急剧增大，在部分国家级超级计算机CPU的散热达到了4.5MW/m2，局部热流密度甚至更高，单独靠普通的风冷和水冷已无法满足要求，若不采取措施，过高的热量会导致元器件表面温度的急剧上升，使得设备无法正常运行，有相关为文献表明，电子元器件的温度上升到70～80℃时，温度每升高1℃，器件的可靠性就会降低5％。相对于单相流传热，相变传热通过工质的汽化能够更加快速的带走热量，具有更强的散热能力，因此开展微细通道的相变传热研究很有必要。

Chubb在专利“Improvements relating to methods and apparatus forheating liquids”中通过引入电场来研究强化效果，发现相对于无电场的条件下，电场作用下具有更好的传热效果，目前主要研究集中在通过注入单个汽泡来研究电场的强化传热机理、在常规尺寸下池沸腾引入电场来研究电场分布、电极布置、电极距离、电压大小等因素对电场强化传热的影响。声场强化传热研究要晚于电场强化传热研究，在60年代，Fand等在《he influence of acoustic vibrations on heat transfer by natural convectionfrom a horizontal cylinder to water》(Journal of heat transfer,1965,87(2):309-310)发现了超声波具有强化传热效果，并且发现了声场的强化传热主要是由于声场的空化效应引起的。后续的研究者们通过研究超声波的热效应、空化效应、机械效应等一系列机制发现了超声波能够减小热阻、加快汽泡脱离等来强化传热。

因此无论电场还是声场均对增强传热有着不可小觑的潜力，而对于微细通道这类尺寸而言，电场与声场的研究很少，主要是因为微细通道尺寸较小，电极与声场换能器布置很难实现，而电场与声场耦合作用下微细通道的流动沸腾传热研究更是罕见。针对于此，本发明设计了一种新型装置将电场与声场引入到微细通道中，研究电场与声场耦合作用下微细通道的复合强化传热效果。

发明内容

本发明现有技术中存在的问题，提出了一种外加超声场与线状电极强化沸腾微细通道传热装置，其通过超声场换能技术和电场强化传热技术相协作，以达到更好的强化换热效果。

为了实现前述发明目的，本发明提供的一种外加超声场与线状电极强化沸腾微细通道传热装置，包括盖板、基座、微细通道板、线状电极强化装置和超声场换能装置，

盖板盖合连接在基座上以封闭基座；

基座内部设置有微细通道板安装位，在基座内且位于微细通道板安装位的两侧设置有稳流腔；

微细通道板设置在微细通道板安装位上，微细通道板上开设有多个微细通道；

线状电极强化装置包括多根相应设置在多个微细通道内的电极线，且电极线的两端分别用于与电源的正负极连接；