[发明专利]一种电场强化纳米流体相变传热紧凑式多层微通道换热器

说明书

技术领域

本发明涉及换热器领域，尤其涉及本发明涉及一种电场强化纳米流体相变传热紧凑式多层微通道换热器。

背景技术

随着工业技术的迅速发展，在能源动力、生物化工、航空航天、微电子技术、激光器技术等工程领域，先进设备与器件的热负荷在不断提高。此外，随着现代科技的快速发展、工艺制造水平的不断提高和生产的实际需要，微型化成为当今科技研究发展的重要方向。微尺度器件的兴起和发展，必然产生微尺度流动或微尺度传热。高热负荷散热和微尺度传热问题对强化传热技术提出了新的更高的要求。

针对高热负荷散热和微尺度传热问题，科研工作者提出了微通道换热器，这种微通道换热器不仅具有高效优良的换热性能，而且结构简单、紧凑。为了进一步高效地提高微通道换热器的换热效率，科研工作者们将纳米流体传热技术和电场强化传热技术引入到微通道进行研究。研究表明，电场、纳米流体对增强微通道换热效果具有积极作用，值得一提的是，电场非均匀性越强，换热强化效果越显著。虽然，目前的微小尺度换热研究表明基于微尺度相变理论为基础的流动沸腾换热能有效保证微系统的高效散热要求。但是在实际应用中，由于部分热交换系统特殊结构的限制和高负荷传热强度的要求，在微通道内应用单一的强化传热技术已无法满足实际需求。因此，为了能更好地解决微通道内微尺度传热问题，高效地提高其传热效率，需要两种或两种以上的强化传热技术同时应用到微通道上。换言之，就是使用复合强化传热技术解决微尺度传热问题。

在目前，尚未有纳米流体与电场复合强化的微型通道相变传热紧凑式换热设备，其主要原因为：在窄小的微通道中如何施加电场，并实现绝缘与密封，如何实现纳米流体与电场复合强化的最佳效果等问题未得到解决。因此，有必要提出一种有效的结构形式来解决问题。

发明内容

本发明针对目前上述的问题与现状，提出了一种电场强化纳米流体相变传热紧凑式多层微通道换热器，其通过纳米流体强化传热技术与电场强化传热技术进行复合，以达到更好的强化传热效果。

本发明通过以下技术方案来解决上述提出的问题：

一种电场强化纳米流体相变传热紧凑式多层微通道换热器，包括由上而下依次叠加并通过螺栓及螺母紧固连接的盖板、第一电极垫片、线状电极板、第二电极垫片、第一微通道基板、垫片、第二微通道基板、第一电极垫片、线状电极板、第二电极垫片、盖板，所述盖板设置有第一孔和第二孔，位于上端的盖板上的第二孔连接第四进出口接头，第一孔连接第一进出口接头，位于下端的盖板上的第二孔连接第三进出口接头、第一孔连接第二进出口接头，所述第一电极垫片的对角分别设置有第三孔、第四孔、第五孔、第六孔；所述第二电极垫片对角分别设置有第七孔、第八孔、第九孔、第十孔，中部设置有形状与线状电极板相对应的凹槽；所述垫片对角分别设置有第十五孔、第十六孔、第十七孔、第十八孔，中间为镂空部，其中第十七孔、第十八孔通过镂空部相连通；

所述第一微通道基板和第二微通道基板形状结构相互镜像，间隔垫片对称设置，所述第一微通道基板的对角分别设置有第十一孔、第十二孔、第十三孔、第十四孔，中部朝向第二电极垫片的一面设置有第一微通道群，所述第一微通道群的入口端设置有连通第十三孔的第一流体分配腔，出口端设置有连通第十一孔的第一流体汇集腔，所述第一微通道基板中部另一面设置有与对角设置的第十二孔、第十四孔相连通的第一流动腔；所述第二微通道基板的对角分别设置有第十九孔、第二十孔、第二十一孔、第二十二孔，其中部朝向所述垫片的一面设置有与对角设置的第二十孔、第二十二孔相连通的第二流动腔；所述第二微通道基板的另一面设置有第二微通道群，所述第二微通道群的入口端设置有连通第二十一孔的第二流体分配腔，出口端设置有连通第十九孔的第二流体汇集腔；所述第一微通道基板和第二微通道基板的侧边分别设置有通过电缆与地极接通的第一接线柱、第二接线柱；

所述线状电极板包括接线片、若干根相互平行的线状电极，每根电极位于其所对应的基板微通道宽度方向中间，其间距与第一微通道群及第二微通道群的通道间距相一致，线状电极板的接线片通过电缆与电压发生器正极接通，所述第一微通道基板和第二微通道基板作为地极。

进一步地，所述第一微通道群及第二微通道群的通道宽为0.5 mm ~3mm，高为0.5 mm ~5mm，长为10 mm ~200mm。

进一步地，所述线状电极板的厚度为0.01 mm ~0.5mm，宽度为0.1 mm ~1mm。

进一步地，第一微通道基板和第二微通道基板、线状电极板、盖板均为金属材料，所述第一电极垫片、第二电极垫片为绝缘耐腐蚀材料，所述垫片为耐腐蚀材料。