[实用新型]同时测量毛细压力、渗透率和毛细性能参数的装置

说明书

本实用新型提供一种同时测量毛细压力、渗透率和毛细性能参数的装置，该装置包括：储液模块、固定模块、润湿高度获取模块以及计算模块，储液模块用于盛放液体工质；固定模块用于固定被测物体，并使被测物体的底端没入液体工质的液面以下；润湿高度获取模块用于获取液体工质在被测物体内毛细升高过程中不同时间对应的润湿高度，计算模块用于计算被测物体的毛细压力、渗透率和毛细性能参数。本实用新型提供的同时测量毛细压力、渗透率和毛细性能的装置具有简捷、便利、易实现、低成本、可大规模拓展等优势，能够快速、简便地实现开放式微通道基毛细结构的毛细性能的综合评价，具有重要的科学价值和工程应用意义。

技术领域

本实用新型涉及微流体管理及相变传热技术领域，尤其涉及一种同时测量毛细压力、渗透率和毛细性能参数的装置。

背景技术

毛细压力驱动的液体流动和气液相变现象普遍存在于自然界和工业过程中，在许多应用中表现出非常重要的作用，比如海水脱盐和淡水纯化、微流体管理、高效的热质传递，尤其是高功率密度电子器件冷却。被动式的两相传热器件，如热管、毛细微槽蒸发器、蒸汽腔等，能有效解决制约当今电子工业发展的热管理瓶颈问题，具有毛细结构的部件是这些器件的核心部件，其毛细性能决定了两相传热器件的最大取热能力。在评价毛细结构的毛细性能时，毛细压力ΔP_cap和渗透率K是两个最重要的独立参数，毛细压力反映了驱动液体在毛细结构中流动的动力大小，渗透率反映了液体在毛细结构中流动时受到的阻力大小，毛细性能参数S₁可以表达为两者的乘积，即S₁＝K·ΔP_cap。

目前主要有两种毛细结构，一种是传统的烧结金属粉末形成的多孔毛细结构，另一种是开放式微通道毛细结构，也包括对微通道表面修饰微米结构或纳米结构而形成的基于开放式微通道的复合结构，可以统称为开放式微通道基毛细结构。通常在计算毛细结构的毛细性能参数时，除了测量其他参数以外，还需要知道毛细结构的渗透率。对于烧结金属粉末多孔毛细结构，可以用Blake-Kozeny方程计算其渗透率。

然而在实现本实用新型的过程中，本申请发明人发现，对于开放式微通道基毛细结构，通常利用强迫液体流动法测量渗透率，该方法的实验装置涉及的主要部件有高压气瓶、过滤器、内含加热器的蓄水池、密封测试腔、进出水管道、压力传感器、精密天平等，测试装置和流程较为复杂，耗时较多。缺乏一种能同时测量开放式微通道基毛细结构的毛细压力、渗透率和毛细性能参数的装置。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

基于上述技术问题，本实用新型提供一种同时测量毛细压力、渗透率和毛细性能参数的装置，以缓解现有技术中缺乏一种能同时测量开放式微通道基毛细结构的毛细压力、渗透率和毛细性能参数的装置的技术问题。

(二)技术方案

本实用新型提供一种同时测量毛细压力、渗透率和毛细性能参数的装置，用于同时测量被测物的毛细压力、渗透率和毛细性能参数，包括：储液模块，用于盛放液体工质；固定模块，用于固定被测物体，并使所述被测物体的底端没入所述液体工质的液面以下；润湿高度获取模块，用于获取液体工质在被测物体内毛细升高过程中不同时间对应的润湿高度；以及计算模块，与所述润湿高度获取模块电连接，并执行如下操作：步骤A：根据被测物体的几何尺寸，计算被测物体的孔隙率；步骤B：根据液体工质在被测物体内毛细升高过程中不同时间对应的润湿高度，得到润湿速度；步骤C：根据液体工质的物理性质参数、被测物体的孔隙率及液体工质在被测物体内不同时间对应的润湿高度、润湿速度计算所述被测物体的毛细压力、渗透率和毛细性能参数。

在本实用新型的一些实施例中，所述被测物体为开放式微通道基毛细结构，包括开放式微通道毛细结构及对微通道表面修饰微米结构或纳米结构而形成的基于开放式微通道的复合结构。