[发明专利]一种强化沸腾换热结构及均温板

说明书

本发明公开一种强化沸腾换热结构及均温板，属于蒸发沸腾技术领域，包括蒸发基板和强化沸腾球体；所述蒸发基板上设有对所述强化沸腾球体限位的第一凹槽；所述强化沸腾球体表面为不光滑表面或设有不规则凹坑。当沸腾过程剧烈发生时，液态工质做剧烈无规则运动，会带动强化沸腾球体在第一凹槽限位下做快速旋转和抖动，强化沸腾球体表面携带的液态工质就会被强制与蒸发基板接触，从而快速蒸发。即使蒸发过程到达过渡沸腾区，强化沸腾球体表面携带的液态工质也能轻易到蒸发基板，避免因蒸汽膜带来的沸腾恶化，提高换热能力和抗风险能力。整体结构简单，实现容易，实用性好。

技术领域

本发明属于蒸发沸腾技术领域，具体地说是一种强化沸腾换热结构及均温板。

背景技术

蒸发器作为一种强化沸腾的部件，在各种相变类技术中均有应用。其主要作用是令液体快速蒸发沸腾，吸收热量后变为气态。

蒸发沸腾的过程，从原理上讲，随着蒸发强度的增加，蒸发沸腾过程换热的热流密度逐渐增加，沸腾主要经历下面的几个状态：自然对流的表面蒸发、独立核态沸腾区、过渡沸腾区、膜态沸腾区。

图4为饱和水在水平加热表面上沸腾曲线；图5为饱和水在水平加热表面上沸腾状态图。当沸腾状态到达过渡沸腾和稳定膜态沸腾区以后，沸腾蒸发所需的过热度，即蒸发基板与液态工质的温差是比较大的。对于水工质在过渡沸腾区而言，需要温差达到了25～200℃。其主要原因是尤其较高的热流密度，液态工质快速蒸发，蒸汽流速过快。在液态工质和基板中间会形成一层蒸汽膜。这层蒸汽膜带来极大的热阻，阻碍热量由基板向液态工质传导。由核态沸腾向过渡沸腾转化时，沸腾蒸发过程所带走的热流密度是最大的。

现有各种各样的蒸发器设计结构，基本出发点都是增大换热面积，使得蒸发快速进行。在蒸发器基板上面烧结毛细层、加工微小坑洞、加工微小沟槽等使得液体快速形成蒸发气泡核心，使得蒸发快速进行。

上述蒸发沸腾应用都是在核态沸腾区。如换热热流密度的快速上升，沸腾状态进入到过渡沸腾区，将造成过热度急剧增高，从而使得设备温度急剧增高，出现危险，抗风险能力较弱。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种强化沸腾换热结构及均温板，可以解决在沸腾状态进入过渡沸腾区时，换热能力不足、抗风险能力较弱的问题，实现良好的蒸发换热效果。

本发明一方面是通过下述技术方案来实现的：

一种强化沸腾换热结构，包括蒸发基板和强化沸腾球体；所述蒸发基板上设有对所述强化沸腾球体限位的第一凹槽；所述强化沸腾球体表面为不光滑表面或设有不规则凹坑；当沸腾发生时，强化沸腾球体周围的液态工质做无规则运动，带动强化沸腾球体在第一凹槽限位下旋转、抖动，强化沸腾球体表面携带的液态工质被强制与蒸发基板接触。

本发明的进一步改进还有，所述第一凹槽呈凹球面形状，且其球面半径大于所述强化沸腾球体的半径。

本发明的进一步改进还有，所述蒸发基板为金属材质。

本发明另一方面是通过下述技术方案来实现的：

一种均温板，包括毛细结构层、盖板和所述的强化沸腾换热结构；所述盖板盖设于所述蒸发基板上侧，并形成介质腔体，且所述盖板与所述强化沸腾球体间留有间隙；所述毛细结构层覆于所述介质腔体下表面。

本发明的进一步改进还有，所述蒸发基板中部位置设有沉槽，并形成凸出于所述蒸发基板下表面的第一凸台；所述第一凹槽设置于所述沉槽底面。

本发明的进一步改进还有，所述盖板下表面设有对所述强化沸腾球体上部限位的第二凹槽。

本发明的进一步改进还有，所述第二凹槽呈凹球面形状，且其球面半径大于所述强化沸腾球体的半径。

本发明的进一步改进还有，所述第二凹槽与所述第一凹槽的尺寸和形状均相同。