纳米流体振荡热管
阅读：683发布：2020-05-12
专利汇可以提供纳米流体振荡热管专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 纳米 流体 振荡 热管 ，属于热交换技术领域。它是利用纳米流体强化微细尺度通道 传热 特性，进一步提高振荡热管的传热性能。其方案是在振荡热管中充注有纳米流体，热管上端置有 风 冷、液体冷却或 半导体 制冷的装置。根据上述方案的纳米流体振荡热管，使用时，把需要 散热 的元件贴附在热管的下端，依靠热管将需要散热的元件的热量传递到上端风、液体或半导体中。用加纳米流体的振荡热管比不加纳米流体的振荡热管的传热性能提高至少10％左右。，下面是纳米流体振荡热管专利的具体信息内容。
技术领域
背景技术
热管技术已在各个领域获得广泛应用，对于特定的工作液体，只有当热 管内径细小，满足：
d：热管内径(m)
σ：工作液体表面张力(N/m)
ρl：工作液体液相密度(kg/m3)
ρg：工作液体气相密度(kg/m3)
g：重力加速度(kg/ms2) 热管才符合毛细尺寸管要求，工作液体才有可能形成汽液栓塞振荡流动，成 为振荡热管。振荡热管的概念是由Cotter于1983年首次提出。为了加强振 荡热管的传热性能，不少学者在近几年进行了一些研究工作。例如1999年 Lee等人对振荡热管的可视化研究发现封闭循环振荡热管内部工作液可形成 循环流动，换热特性比不封闭的好。Lin等对直段内径为1.75mm、弯段内 径6.35mm、40个弯段、总长4.46米的铜/FC-72、铜/FC-75封闭循环热管进 行了试验研究；Schneider等对刻于板上的三角形槽形成的封闭循环热管、 Ponnappan对有网状吸液芯的四边形槽形成的封闭循环热管进行试验研究等 等。他们研究集中在不同吸液芯结构、不同强化表面截面形状及不同工作液 的振荡热管的性能研究。在中国近年来亦已开始对循环振荡热管的运行体制 进行研究。振荡热管是由一根长的毛细尺寸管弯曲成的管路，管内充注有工 作液体。在目前有两种，一种是管路两端各自封闭的为不封闭循环的振荡热 管，如图1；另一种是管路两端相连通则为封闭循环的振荡热管，如图2。 热管一端为蒸发段，工作液被加热、蒸发、沸腾，汽泡发生、长大，另一端 为冷凝段，工作液被冷却、冷凝，汽泡凝聚、破裂。由于管径细小，表面张 力作用显著，管内形成随机振荡的汽液栓塞流动。借助于这样的流动，相比 单纯的散热片导热，振荡热管具有了良好的传热特性，相比其他单相、两相 流动散热，它不需要泵、阀门，不耗能，运行安静可靠。应用于电子、微电 子设备冷却等方面具有发展潜力。在对振荡热管工作介质研究中，都是对单 组分液体或多组分液体的研究，至今尚没有人提出采用添加微小固体颗粒的 方法。
d：热管内径(m)
σ：工作液体表面张力(N/m)
ρl：工作液体液相密度(kg/m3)
ρg：工作液体气相密度(kg/m3)
g：重力加速度(kg/ms2) 热管才符合毛细尺寸管要求，工作液体才有可能形成汽液栓塞振荡流动，成 为振荡热管。振荡热管的概念是由Cotter于1983年首次提出。为了加强振 荡热管的传热性能，不少学者在近几年进行了一些研究工作。例如1999年 Lee等人对振荡热管的可视化研究发现封闭循环振荡热管内部工作液可形成 循环流动，换热特性比不封闭的好。Lin等对直段内径为1.75mm、弯段内 径6.35mm、40个弯段、总长4.46米的铜/FC-72、铜/FC-75封闭循环热管进 行了试验研究；Schneider等对刻于板上的三角形槽形成的封闭循环热管、 Ponnappan对有网状吸液芯的四边形槽形成的封闭循环热管进行试验研究等 等。他们研究集中在不同吸液芯结构、不同强化表面截面形状及不同工作液 的振荡热管的性能研究。在中国近年来亦已开始对循环振荡热管的运行体制 进行研究。振荡热管是由一根长的毛细尺寸管弯曲成的管路，管内充注有工 作液体。在目前有两种，一种是管路两端各自封闭的为不封闭循环的振荡热 管，如图1；另一种是管路两端相连通则为封闭循环的振荡热管，如图2。 热管一端为蒸发段，工作液被加热、蒸发、沸腾，汽泡发生、长大，另一端 为冷凝段，工作液被冷却、冷凝，汽泡凝聚、破裂。由于管径细小，表面张 力作用显著，管内形成随机振荡的汽液栓塞流动。借助于这样的流动，相比 单纯的散热片导热，振荡热管具有了良好的传热特性，相比其他单相、两相 流动散热，它不需要泵、阀门，不耗能，运行安静可靠。应用于电子、微电 子设备冷却等方面具有发展潜力。在对振荡热管工作介质研究中，都是对单 组分液体或多组分液体的研究，至今尚没有人提出采用添加微小固体颗粒的 方法。
发明内容
本发明的目的是为了进一步提高振荡热管的传热性能，将纳米流体作为 振荡热管的工作介质。
随着纳米材料科学的迅速发展，一些学者已开始尝试将纳米颗粒与流体 混合，制成纳米颗粒悬浮液，强化对流换热，给强化传热技术带来了蓬勃生 机。由于纳米颗粒粒径一般小于100纳米，与大颗粒相比，更易于形成稳定 的悬浮液。在流动状态下，具有优异的流体跟随性。这使得固体颗粒不会对 流体的泵送功能产生特别严重的负面影响，又可以明显改变流体的热量传输 特性，为用于强化微细尺度对流换热创造了条件。因此，纳米颗粒与流体混 合，制成纳米颗粒悬浮液即纳米流体，作为一种新兴的传热工质，其强化传 热特性已为许多研究所证实。
本发明的技术方案是利用纳米流体强化微细尺度通道传热特性，进一步 提高振荡热管的传热性能。其方案是在振荡热管中充注有纳米流体。热管上 端置有风冷、液体冷却或半导体制冷的装置。使用时，需要散热的元件贴附 在热管的下端，依靠热管将需要散热的元件的热量传递到上端风、液体或半 导体中。用加纳米流体的振荡热管比不加纳米流体的振荡热管的传热性能提 高至少10％左右。
附图说明
图1为不封闭循环的振荡热管；
图2为封闭循环的振荡热管。
随着纳米材料科学的迅速发展，一些学者已开始尝试将纳米颗粒与流体 混合，制成纳米颗粒悬浮液，强化对流换热，给强化传热技术带来了蓬勃生 机。由于纳米颗粒粒径一般小于100纳米，与大颗粒相比，更易于形成稳定 的悬浮液。在流动状态下，具有优异的流体跟随性。这使得固体颗粒不会对 流体的泵送功能产生特别严重的负面影响，又可以明显改变流体的热量传输 特性，为用于强化微细尺度对流换热创造了条件。因此，纳米颗粒与流体混 合，制成纳米颗粒悬浮液即纳米流体，作为一种新兴的传热工质，其强化传 热特性已为许多研究所证实。
本发明的技术方案是利用纳米流体强化微细尺度通道传热特性，进一步 提高振荡热管的传热性能。其方案是在振荡热管中充注有纳米流体。热管上 端置有风冷、液体冷却或半导体制冷的装置。使用时，需要散热的元件贴附 在热管的下端，依靠热管将需要散热的元件的热量传递到上端风、液体或半 导体中。用加纳米流体的振荡热管比不加纳米流体的振荡热管的传热性能提 高至少10％左右。
附图说明
图1为不封闭循环的振荡热管；
图2为封闭循环的振荡热管。
具体实施方式
对图1、图2两种振荡热管充注纳米流体，需要散热的元件贴附在热管 的下端，在热管上端置有风冷、液体冷却或半导体制冷的装置。
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