[实用新型]用于微槽群强化换热的装置

说明书

本公开提供了一种用于微槽群强化换热的装置，包括一个封闭的实验液腔、微槽换热板和高压电极。其中，实验液腔内部装有液体工质，微槽换热板和高压电极通过磁力杆固定于实验液腔内部；高压电极连接高压直流电源，对微槽换热板施加电场作用；微槽换热板包括微槽群基础热沉和纳米涂层。本公开的用于微槽群强化换热的装置中微槽换热板表面上的纳米涂层具有的超高表面能强化了液体工质在微槽道内的表面能及粗糙度，改善了表面润湿特性，因而使得热沉发生持续不断的高强度复合相变换热，强化了用于微槽群强化换热的装置的换热能力。

技术领域

本公开属于换热技术领域，具体涉及一种用于微槽群强化换热的装置。

背景技术

随着微电子和微机电系统的高速发展，芯片集成度和性能得到不断提高，使得电子设备趋于大功率化、微型化发展。因而器件的发热量也大幅增加，如果热量不能及时排出，将会严重降低器件和系统的稳定性、可靠性，甚至造成系统的崩溃。因此散热是大功率高功率密度电力电子器件设计和制造中的关键瓶颈问题。实验的可行性和可靠性是关键技术实现产业化应用的根本，因此建立针对热沉超强换热的用于微槽群强化换热的装置具有重要意义。

微槽群复合相变换热技术以其换热系数高、工作稳定等特点在大功率电力电子设备中得到广泛应用，它利用在微槽中液体工质通过毛细力形成的扩展弯月面处三相接触线附近蒸发薄液膜区域的高强度蒸发和固有弯月面处厚液膜区域液体工质的核态沸腾的复合相变换热机理，实现高强度的换热能力，是一种新型的的高性能微尺度相变换热技术。但是，在超高热流密度下条件下，微槽群内的液体工质会自上而下受到随着热源热流密度的不断升高而产生的干涸，如果干涸持续发生，液体工质无法及时补充，扩展弯月面上的高强度蒸发将无法发生，高强度的复合相变换热也无法进行，微槽群热沉的换热能力受到极大的恶化。因此，当液体工质沿微槽流动所能达到的在扩展弯月面上的润湿长度成为制约微槽群换热能力的关键所在。

针对现有风冷或液冷换热技术存在的技术缺陷所提出的微槽群复合相变换热技术，以及与之相组合的技术装置对解决大功率电力电子器件或系统的散热问题具有一定成效，而当器件所受功率越来越大，面临的热流密度也越来越高时，微槽中的液体工质极易发生过早干涸而导致传热恶化的情形。当热源功率越来越大时，其发热功率也越来越大，施加在微槽群受热面上的热流密度也越来越大，微槽内扩展弯月面上液体受热蒸发加剧，液膜逐渐变薄，流动阻力增加，润湿长度降低，散热能力下降。目前没有针对EHD强化微纳复合结构微槽群热沉进行复合相变换热的用于微槽群强化换热的装置，对电极的布置及固定，微槽板的多角度旋转，空气对相变换热中气泡的影响，以及封闭腔体中微流动对槽板毛细润湿的影响都是需要考虑的因素。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种用于微槽群强化换热的装置，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

本公开提供了一种用于微槽群强化换热的装置，包括：一个封闭的实验液腔，其内部装有液体工质；微槽换热板，通过微槽板移动用磁力杆固定于实验液腔内部，包括：微槽群基础热沉；以及纳米涂层，其生成于所述微槽群基础热沉的表面；高压电极，其通过高压真空电极连接高压直流电源，对微槽换热板施加电场作用；加热棒，其位于实验液腔内部，调节电源功率使液体工质达到饱和液体温度；以及抽真空口，设置于实验液腔壁上，其连接真空泵获得高真空或连接压力泵得到正压。

在本公开的一些实施例中，高压电极为线电极、平板电极或针电极；平板电极产生均匀电场，线电极和针电极产生不均匀电场；高压直流电源的电压为1～50kV。

在本公开的一些实施例中，纳米涂层的材料为金属、金属氧化物、金属氟化物、半导体材料或有机高聚物涂料；纳米涂层的厚度为0～1000nm。

在本公开的一些实施例中，微槽换热板通过微槽板移动用磁力杆能够实现平移和360°旋转；高压电极通过电极移动用磁力杆能够实现电极的平移和360°旋转。