[实用新型]一种平面三维沸腾结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种沸腾结构，特别是涉及一种能有效在平面内实现液气两相高效相互转化的平面三维沸腾结构。

背景技术

相变传热是利用工质的形态发生改变时进行吸热和放热的一种传热方式，比如液态工质在汽化时吸收热量，在冷却时放出热量。相变传热作为一种潜热交换过程，不仅传热强度大，而且传热效率也很高，在数量上可以比一般固体材料导热大几个数量级。实际上，在相变传热过程中，工质要进行液相和气相的转化，工质液气两相的转化效率直接影响到相变传热的效率，而这种液气两相的转化效率提高需要依靠改变传热表面结构来保证，因此，强化沸腾结构的制造成为提高相变传热效率的关键。

从已有的研究成果来看，翅结构、微槽结构、微孔结构和肋片都可以提高沸腾效率，从加工方法来看，目前已有机械加工法、激光加工法、喷砂或火焰喷涂法、热解电度法、烧结法等，其沸腾性能均比光滑表面大幅提高。但激光加工、火焰加工、电镀加工和烧结等方法工艺比较复杂、成本较高、效率较低，不适合大规模的工业生产。机械加工表面沸腾结构因其成型工艺规范、简单，容易批量生产，为此得到了广泛应用，目前有几种形状的强化管实现了商品化，日本日立公司首创的机械加工多孔表面管Thermoexcel-E、德国生产的GAWA-T管和交错式T形管ECR-40，但这些商品化的强化沸腾表面都是在管外或管内制造的，由于利用这些商品化了的机械加工方法无法在平面上制造沸腾结构。

有研究者在平面上利用电火花等技术加工的垂直相交的矩形槽沸腾强化结构来提高沸腾效率，另外，激光加工法、喷砂或火焰喷涂法、热解电度法、烧结法也可用于平面沸腾结构的制造，但加工效率低下，成本较高，因而难以实现产业化生产。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对平面沸腾结构加工效率低下，成本较高的现状，提出一种平面沸腾结构及其加工方法，并适合于大批量生产。

本实用新型的目的及解决其主要技术问题通过如下技术方案实现：

一种平面三维沸腾结构，其特征在于平面三维沸腾结构包括一条周向螺旋状沟槽1、多条径向沟槽2、径向菱柱凸台3、金字塔形凸台4、切向菱柱凸台5，周向螺旋状沟槽1沿圆形平面边缘呈涡状曲线向中心位置逐渐接近，多条径向沟槽2在中心点位置重合，呈放射状向直径方向延伸，周向螺旋状沟槽1和多条径向沟槽2交叉形成从中心向边缘分布的径向菱柱凸台3，金字塔形凸台4和切向菱柱凸台5。

为进一步实现本实用新型目的，所述的周向螺旋状沟槽1是指利用刀具从圆形工件的边缘开始到工件的中心位置结束以涡状曲线的轨迹在圆形工件的平面内形成一条沟槽结构。

所述的径向放射状沟槽2是指利用楔形刀具刀刃的一个顶点与圆形工件的中心重合，刀刃边长与圆形工件半径方向一致进行冲压加工得到的多个沟槽。

所述的径向菱柱凸台3是指在靠近圆形工件10中心处的圆形区域内周向螺旋状沟槽和径向放射状沟槽交汇处形成的截面为三角形或梯形的菱柱结构，菱柱长度方向与圆形工件10半径方向一致。

所述的金字塔形凸台4是指在位于工件半径中部的环形区域内周向螺旋状沟槽和径向放射状沟槽交汇处形成的金字塔形凸台。

所述的切向菱柱凸台5是指在工件10边缘附近的环形区域内周向螺旋状沟槽和径向放射状沟槽交汇处形成的截面为三角形或梯形的菱柱结构，菱柱长度方向与圆形工件10周向方向相切。

一种平面三维沸腾结构的加工方法，其特征包括以下步骤：

1)利用周向螺旋状沟槽结构加工装置6加工一条螺旋状沟槽1，主轴17作连续旋转运动带动工件10转动，周向沟槽刀具11刀刃安装位置与工件10中心线处于同一水平位置，加工时，周向沟槽刀具11从圆形工件10边缘逐渐向中心进给，加工后，工件10表面形成了一条周向螺旋状沟槽1；

2)在周向螺旋状沟槽1基础上利用径向螺旋状沟槽结构加工装置7加工多条径向放射状沟槽2，径向沟槽刀具21条状刀刃的一个顶点与圆形工件10的轴线重合，径向沟槽刀具21宽度与圆形工件10保持一致，加工时，径向沟槽刀具21在径向沟槽刀具进给运动机构23的带动向下作冲压动作，冲压完成后向上运动，与此同时，级进旋转装置24带动工件10旋转一定的角度，然后径向沟槽刀具21再次对工件10进行冲压，如此重复动作，直到级进旋转装置24旋转360°后加工完成；

3)在工件10加工平面内形成了一条周向螺旋状沟槽和多条在中心点重合的放射状沟槽结构交汇处组成的从中心向边缘分布的径向菱柱凸台3，金字塔形凸台4和切向菱柱凸台5组成的三维沸腾结构。

本实用新型与现有技术相比较，具有明显的优点和有益效果：