[发明专利]一种基于管壁激励的强化换热实验系统

说明书

本发明公开了一种基于管壁激励的强化换热实验系统。搅拌装置安装在水箱中，排水管设于水箱底部，流体从水箱流出后依次经过电动泵组、第一流量调节阀、流量计、第一压力传感器、第一温度传感器到达激振试验件，激振试验件固定在激振台，激振杆刚性固定在激振台上，上端顶在激振试验件，高速摄影系统位于激振试验件上方，流体流出激振试验件后，经第二温度传感器、第二压力传感器、第二流量调节阀回到水箱。本发明可以对流体进行加热、激励，并观察内部流体状态，可以给流体施加不同幅值、不同频率、不同振型的振动激励，研究激励后近壁面产生的纵向涡等二次流结构的流型，及其流动换热规律，探明振动激励与对流换热强度之间的对应关系。

技术领域

本发明涉及强化换热领域，尤其是涉及一种基于管壁激励的强化换热实验系统。

背景技术

在现有的动力电池、电子芯片液冷技术中，为了获得更大的面体比，通常采用小尺度液冷通道，但这也造成流动绝大多数时候处于层流状态，不能充分发展，使其换热能力得到了限制。通常采用增加流量的方式来获得更高的换热效率，但流动阻力的增加幅度远高于换热性能的提升，使其失去了实际意义。

发明内容

为了克服现有技术的不足，为了能够在尽可能小的外部输入下获得尽可能大的换热性能，本发明提供了一种基于管壁激励的强化换热实验系统，可以研究对壁面施加高频低幅振动激励后近壁面产生的纵向涡等二次流结构，以及其对于管壁与主流流体之间流动换热的影响规律，可以实现以较小的压力损失提高对流换热系数，达到强化对流换热的目的。

一种基于管壁激励的强化换热实验系统，搅拌装置安装在水箱中，排水管设于水箱底部，流体从水箱流出后依次经过电动泵组、第一流量调节阀、流量计、第一压力传感器、第一温度传感器到达激振试验件，激振试验件固定在激振台工作台面上，激振杆刚性固定在激振台上，上端顶在激振试验件，高速摄影系统位于激振试验件上方，通过支架刚性固定在地面上，流体流出激振试验件后，经第二温度传感器、第二压力传感器、第二流量调节阀回到水箱。

所述的激振试验件，通过固定支架固定在激振台工作台面上，激振试验件整体为一体加工出的内部矩形水道，两侧连接进出水口及管接头，腔体背部加工出加热棒孔位，在加热棒孔中插有加热棒，腔体前部为粘接在水道上的有机观测玻璃，腔体底部为振动膜，通过振动膜压板固定在主体水道上加工出的凹槽内，振动膜压板通过螺栓固定在主体水道壁面上，激振杆顶在振动膜上。

所述的振动膜，其材料为工程柔性材料或者金属薄壁，厚度为0.5mm，具有刚性，在受到振动激励之后会产生形变。

所述的激振杆为一种机械式信号放大器，材料为金属，形状为一实心的细长杆，顶部为一平面，抵在振动膜中心处，底部为一横向固定杆，固定在激振台工作台面上，激振杆将激振台产生的振动激励传递到振动膜中心。

所述的激振试验件，当流体流过时，释放荧光染色剂，显示流体流动时产生的流线，用于在实验时观测其中的流体流动形态，以便采用高速摄影系统进行可视化研究。

本发明的有益效果是：可以对流体进行加热、激励，并观察内部流体状态的实验系统。可以给流体施加不同幅值、不同频率、不同振型的振动激励，研究激励后近壁面产生的纵向涡等二次流结构的流型，及其对于管壁与主流流体之间流动换热规律，探明振动激励与对流换热强度之间的对应关系。本发明可以实现以较小的压力损失提高对流换热系数，达到强化对流换热的目的。

附图说明

图1是本发明一种基于管壁激励的强化换热实验装置的结构示意图；

图2是本发明一种基于管壁激励的强化换热实验装置中激振试验件的结构示意图；