[发明专利]一种用于微动力系统的相变散热装置

说明书

本发明提供了一种用于微动力系统的相变散热装置，包括封闭壳体、喷管和相变材料；所述封闭壳体内分为液体区和气体区，所述液体区位于封闭壳体的底部，所述液体区内设有相变材料，所述封闭壳体的底部与热源接触；若干所述喷管贯穿封闭壳体的气体区，且所述喷管与封闭壳体不导通；若干所述喷管内流体冷却气体。本发明结构简单易于实现，成本低廉，能够满足不同使用情境下的散热需求，且具有较简单的安装过程。

技术领域

本发明涉及微动力系统与相变材料领域，特别涉及一种用于微动力系统的相变散热装置。

背景技术

随着微动力系统的不断发展以及微燃烧领域燃烧理论的不断完善，人们对能源领域，尤其是微尺度能源领域的关注度不断增长，其中，微动力系统结构简单，没有活动部件，具有良好的实用性，因此也成为了目前研究的重点。微动力系统结构的基本原理是燃烧器壁面上产生辐射，通过光电池产生电能。由于整个燃烧反应的尺度非常小，会造成许多新问题，例如散热条件差，散热不均匀等。为了解决这些问题，相变散热装置受到人们的重视。相变散热系统的基本原理是通过相变材料的物态变化，运输大量的汽化或者液化潜热。由于整个相变散热系统依赖于相变材料的物态变化，因此会产生一些不同于传统散热装置的问题，首先是由于相变材料存在物态变化，因此对于散热装置的结构设计提出了更高的要求。不良的结构设计容易造成相变材料有效质量的损失，使得散热效果下降；其次，使用相变材料的散热装置中，活动部件的使用受到限制，这是为了避免活动部件造成的散热效果下降。

在相变散热系统中，散热装置结构设计是关键，常规的燃烧室设计主要存在的问题有结构太过复杂，散热效果差，相变材料易损失等，这些问题将会直接影响散热效率。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种用于微动力系统的相变散热装置，通过喷管贯穿的结构设计，使相变材料的流动不受到阻碍，减少相变材料的损失，增加材料与外界的换热面积、换热强度。从而大幅提高散热效果。本发明能够有效解决相变散热系统中相变材料有效质量的损失，使得散热效果下降等问题。该发明结构简单易于实现，成本低廉，能够满足不同使用情境下的散热需求，且具有较简单的安装过程。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种用于微动力系统的相变散热装置，包括封闭壳体、喷管和相变材料；所述封闭壳体内分为液体区和气体区，所述液体区位于封闭壳体的底部，所述液体区内设有相变材料，所述封闭壳体的底部与热源接触；若干所述喷管贯穿封闭壳体的气体区，且所述喷管与封闭壳体不导通；若干所述喷管内流体冷却气体。

进一步，所述喷管为渐缩管，所述喷管出口直径为入口直径的三分之一。

进一步，将若干所述喷管到封闭壳体的底部距离相同的一组喷管设有一排喷管单元，相邻每排喷管单元的喷管渐缩方向相反。

进一步，所述液体区接触的封闭壳体壁面面积小于气体区接触的封闭壳体壁面面积。

进一步，所述封闭壳体的横截面呈马蹄形。

进一步，所述喷管数量为3，其中1条喷管位于气体区顶端，另外2条喷管为一组喷管单元，位于气体区底端；位于气体区顶端的喷管圆心与其余两喷管圆心的连线和水平线所成夹角位于0°～60°之间。

进一步，所述封闭壳体内部安装若干散热肋片，所述散热肋片横截面呈三角形，所述散热肋片两壁面之间夹角位于0°～90°之间。

本发明的有益效果在于：

1.本发明所述的用于微动力系统的相变散热装置，在其内部加入液-气相变材料，主要通过释放相变材料汽化潜热达到增加散热效果的目的。

2.本发明所述的用于微动力系统的相变散热装置，其气体区与壁面接触表面积大于液体区，从而增大了换热量。