[发明专利]一种基于分形树状微通道与相变微胶囊功能流体耦合的传热强化方法

权利要求书

1.一种基于分形树状微通道与相变微胶囊功能流体耦合的传热强化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据分形理论，确定热沉主通道与旁通道长度之间的定量关系如下：

L_k+1＝L_kλ^-1/α

其中，L_k+1是下一级旁通道的长度，L_k是上一级热沉主通道的长度；λ为旁通道数量，α为长度分形维数，α＝1,2,…,N；K为分形次数，K＝0,1,2,…,N；

热沉主通道与旁通道宽度之间的定量关系如下：

W_k+1＝W_kλ^-1/β

其中，W_k+1是下一级旁通道的宽度，W_k是上一级热沉主通道的宽度；β为宽度分形维数，β＝1,2,…,N；

步骤二、根据步骤一确定的分形规则，构建特定分形次数、特定分形维数和特定尺寸的微通道热沉；微通道热沉的结构包括：进口，以及与进口连通的出口、热沉主通道，其中每个热沉主通道向下一级分形出旁通道，旁通道与热沉主通道的夹角为0～90°；所述微通道热沉底部设置有加热板；

步骤三、利用加热板与微通道热沉底部接触，并为加热板直流供电，以实现热流密度的输入；

步骤四、相变微胶囊内填充有机填充物，然后将相变微胶囊与载流体混合，得到相变微胶囊功能流体；

步骤五、驱动相变微胶囊功能流体流经分形树状微通道热沉，相变微胶囊功能流体从微通道热沉进口流入，由微通道出口流出，并且相变微胶囊功能流体与微通道热沉壁面发生热交换；

步骤六、改变分形次数、微通道直径、功能流体流量、相变微胶囊体积分数相关变量，实现不同热流密度的处理。

2.如权利要求1所述的基于分形树状微通道与相变微胶囊功能流体耦合的传热强化方法，其特征在于，所述步骤二中的特定分形维数大于等于2。

3.如权利要求1所述的基于分形树状微通道与相变微胶囊功能流体耦合的传热强化方法，其特征在于，所述步骤二中的特定尺寸为小于等于500μm。

4.如权利要求1所述的基于分形树状微通道与相变微胶囊功能流体耦合的传热强化方法，其特征在于，所述步骤三中的热流密度范围为10⁵W/m²～10⁶W/m²。

5.如权利要求1所述的基于分形树状微通道与相变微胶囊功能流体耦合的传热强化方法，其特征在于，所述步骤四中的相变微胶囊直径小于等于20μm。

6.如权利要求1所述的基于分形树状微通道与相变微胶囊功能流体耦合的传热强化方法，其特征在于，所述步骤五中的功能流体质量流量范围为2.5×10^-5kg/s～5×10^-5kg/s。

7.如权利要求1所述的基于分形树状微通道与相变微胶囊功能流体耦合的传热强化方法，其特征在于，所述步骤四中的相变微胶囊内有机填充物是十六烷、正十五烷、石蜡中的一种。

8.如权利要求1所述的基于分形树状微通道与相变微胶囊功能流体耦合的传热强化方法，其特征在于，所述步骤六中的相变微胶囊的体积分数小于30％。

9.如权利要求1所述的基于分形树状微通道与相变微胶囊功能流体耦合的传热强化方法，其特征在于，所述相变微胶囊壁层材料为聚苯乙烯、聚酰胺、脲醛树脂中的一种；所述载流体为水。