[发明专利]一种电场强化表面锥形孔穴微细通道沸腾传热装置

说明书

本发明公开一种电场强化表面锥形孔穴微细通道沸腾传热装置，盖板盖合设置在基座上；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均开设有稳流腔；微细通道板设置在微细通道板安装位上，且微细通道板上开设有多个微细通道，且微细通道内下凹开设有表面锥形孔穴；两电极丝固定块分别固定在两稳流腔内；每根电极丝可与正极连接，每根电极丝的两端均分别固定在两电极丝固定块上，且每根电极丝相应设置在一微细通道内。本发明通过在传热装置表面设置表面锥形孔穴，增加换热表面的活化核心数量，加速汽泡生成，同时施加电场影响汽泡脱离，使汽泡剧烈震荡，加快汽泡生长，从而达到强化传热的目的。

技术领域

本发明属于传热领域，具体涉及一种电场强化表面锥形孔穴锥微细通道沸腾传热装置。

背景技术

随着航空航天、核能、微电子等先进领域工程设备的集成化，单位面积产生的热量越来越高，为确保各集成器件工作状态下的可靠性与安全性，必须及时去除高热量，所以高效率的微尺度传热装置兴起，对微尺度换热技术的研究提出了更多的要求。

通过对微尺度下高热流密度流体的实验和理论研究，研究人员提出了微细通道传热装置，微细通道传热装置不但体积小巧，且其传热效率相比传统传热装置提高2到3个数量级，但随着微电子器件的技术进步，单位面积的发热量迅速攀升，传统的微细通道传热装置显得有些力不从心。为了保证设备的正常运行，实现更高效的能量利用和和管理，对微细通道传热装置进行强化成为近年来研究的重点。目前的研究发现电场强化可以使汽泡脱离直径变小，加快汽泡脱离，当前有使用针状电极达成非均匀电场的方法，如中国实用新型专利“基于针状电极的电场强化制冷剂沸腾传热微通道换热器(CN208296375U)”，采用针状电极的电场布置方式，但这种装置在达成非均匀电场的情况下又需在盖板上大量开孔，造成强腐蚀制冷剂泄露，而且针状电极的布置还会造成电场强化盲区，而且只使用单一强化传热方法，强化效果不明显。针对这种情况，需要提出一种既能防止泄露，又能达到非均匀高压电场还要结合其他传热方式的装置。本发明提出的线状电极强化装置有效减少装置开孔，通过表面加工人工锥形孔穴，一方面打破了规则的矩形微通道形状，使其内部产生非均匀高压电场，另一方面增加了活化核心数量。

发明内容

针对上述技术问题，本发明旨在提出一种电场强化表面锥形孔穴微细通道沸腾传热装置，可以通过合理的结构分布，使电场有源强化传热技术和表面锥形孔穴无源强化技术实现复合强化，以实现更好的强化传热效果。

为了实现本发明目目的，本发明提供的一种电场强化表面锥形孔穴微细通道沸腾传热装置，包括基座、盖板、微细通道板、两电极丝固定块和多根电极丝，

盖板盖合设置在基座上以封闭基座；

基座的两侧分别开设有让工作介质进出的进口和出口，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均开设有稳流腔；

微细通道板微细通道板可与负极相连并接地，微细通道板设置在微细通道板安装位上，且微细通道板上开设有多个微细通道，微细通道的长度方向与微细通道板的长度方向平行，且微细通道内下凹开设有表面锥形孔穴；

两电极丝固定块分别固定在两稳流腔内；

每根电极丝可与正极连接，每根电极丝的两端均分别固定在两电极丝固定块上，且每根电极丝相应设置在一所述微细通道内。

本方案通过线状电极施加电场强化沸腾传热，通过控制施加的不同电压从而控制不同工况下适合的电场强度；微细通道表面经过激光打孔形成的锥形孔穴，增加通道内有效的活化核心，从而强化传热效果。

进一步地，所述工作介质为水、乙醇或制冷剂。优选的，所述传热装置内工作介质为R141b制冷剂。

进一步地，所述电极丝通过电极丝固定块加以固定，每根电极丝从从对应微细通道的几何轴心穿过。几何轴心位置处产生的电场更均匀，对气泡的作用力均衡。