本發(fā)明涉及散熱裝置領(lǐng)域，更具體地，涉及一種微重力條件下多孔介質(zhì)散熱裝置及其方法。

背景技術(shù)：

目前常用的散熱裝置存在著換熱效率低的缺陷。微重力條件下，當(dāng)重力的影響極其微弱或不存在時(shí)，發(fā)生在氣液或液液界面上的表面張力梯度驅(qū)動的對流，稱為Marangoni對流。Marangoni對流可用于散熱領(lǐng)域，但目前還缺乏將Marangoni對流應(yīng)用散熱領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題。

本發(fā)明的首要目的是克服現(xiàn)有散熱裝置存在的散熱效率低的缺陷，提供一種換熱效率更高的微重力條件下多孔介質(zhì)散熱裝置。

本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種換熱效率更高的微重力條件下多孔介質(zhì)散熱方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種微重力條件下多孔介質(zhì)散熱裝置，所述裝置包括多孔介質(zhì)，所述多孔介質(zhì)的孔隙中填充有納米流體，多孔介質(zhì)下端設(shè)有熱端金屬底板，上端設(shè)有冷端金屬板，側(cè)面設(shè)有金屬側(cè)板，熱端金屬底板下端與發(fā)熱源連接，多孔介質(zhì)位于熱端金屬底板、冷端金屬板和金屬側(cè)板圍成的密閉空間中。

在一種優(yōu)選的方案中，所述多孔介質(zhì)的制備是首先利用3D打印機(jī)在熱端金屬底板上先燒結(jié)一層小直徑的金屬顆粒（如銅粉、鋁粉等），然后以層次疊噴形式，每層的金屬顆粒直徑逐層遞增，頂部留有一部分空腔，最終打印成多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)；

在一種優(yōu)選的方案中，所述納米流體是由基液（如水、醇等）與納米尺度的金屬粉體（如氧化鋁、氧化銅等）混合制備而成的懸浮液。

在一種優(yōu)選的方案中，所述冷端金屬板的上表面設(shè)有若干散熱片。

在一種優(yōu)選的方案中，若干散熱片均勻排布在冷端金屬板的上表面。

在一種優(yōu)選的方案中，所述散熱片上方還設(shè)置有用于噴霧的噴頭。噴頭對散熱片進(jìn)行噴霧冷卻，進(jìn)一步提升散熱效果。

一種基于上述微重力條件下多孔介質(zhì)散熱裝置的散熱方法，包括以下步驟：

S1：熱端金屬底板將熱量傳到至多孔介質(zhì)；

S2：在微重力條件下，多孔介質(zhì)內(nèi)納米流體對流換熱；

S3：冷端金屬板將熱量傳到至散熱片；

S4：散熱片散熱；

S5：噴頭對散熱片進(jìn)行噴霧冷卻，進(jìn)一步提升散熱效果。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是：本發(fā)明提供一種微重力條件下多孔介質(zhì)散熱裝置，包括多孔介質(zhì)，所述多孔介質(zhì)的孔隙中填充有納米流體，多孔介質(zhì)下端設(shè)有熱端金屬底板，上端設(shè)有冷端金屬板，側(cè)面設(shè)有金屬側(cè)板，熱端金屬底板下端與發(fā)熱源連接，多孔介質(zhì)位于熱端金屬底板、冷端金屬板和金屬側(cè)板圍成的密閉空間中。由于多孔介質(zhì)大比表面積、復(fù)雜的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)等優(yōu)良性質(zhì)，Marangoni對流、相變等方式可以快速地將熱端的熱量傳遞到多孔介質(zhì)區(qū)域，整個(gè)多孔介質(zhì)的表面積都將成為散熱面，可以大大提高散熱效率，多孔介質(zhì)外部利用噴霧冷卻技術(shù)進(jìn)一步增強(qiáng)散熱。流體介質(zhì)選擇納米流體，可強(qiáng)化換熱效率。本發(fā)明還提供基于上述微重力條件下多孔介質(zhì)散熱裝置的散熱方法。

附圖說明

圖1為本發(fā)明微重力條件下多孔介質(zhì)散熱裝置的示意圖。

圖2為本發(fā)明微重力條件下多孔介質(zhì)散熱方法的流程圖。

其中：1、發(fā)熱源；2、熱端金屬底板；3、金屬顆粒；4、金屬側(cè)板；5、冷端金屬板；6、散熱片；7、噴頭。

具體實(shí)施方式

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；

為了更好說明本實(shí)施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實(shí)際產(chǎn)品的尺寸；

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種微重力條件下多孔介質(zhì)散熱裝置，所述裝置包括多孔介質(zhì)，所述多孔介質(zhì)的孔隙中填充有納米流體，多孔介質(zhì)下端設(shè)有熱端金屬底板2，上端設(shè)有冷端金屬板5，側(cè)面設(shè)有金屬側(cè)板4，熱端金屬底板2下端與發(fā)熱源1連接，多孔介質(zhì)位于熱端金屬底板2、冷端金屬板5和金屬側(cè)板4圍成的密閉空間中。

在一種優(yōu)選的方案中，所述多孔介質(zhì)的制備是首先利用3D打印機(jī)在熱端金屬底板2上先燒結(jié)一層小直徑的金屬顆粒3（如銅粉、鋁粉等），然后以層次疊噴形式，每層的金屬顆粒3直徑逐層遞增，頂部留有一部分空腔，最終打印成多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)；

所述納米流體是由基液（如水、醇等）與納米尺度的金屬粉體（如氧化鋁、氧化銅等）混合制備而成的懸浮液。

所述冷端金屬板5的上表面設(shè)有若干散熱片6。

若干散熱片6均勻排布在冷端金屬板5的上表面。

所述散熱片6上方還設(shè)置有用于噴霧的噴頭7。噴頭7均勻排布，噴頭7對散熱片6進(jìn)行噴霧冷卻，進(jìn)一步提升散熱效果。

如圖2所示，一種基于上述微重力條件下多孔介質(zhì)散熱裝置的散熱方法，包括以下步驟：

S1：熱端金屬底板2將熱量傳到至多孔介質(zhì)；

S2：在微重力條件下，多孔介質(zhì)內(nèi)納米流體對流換熱；

S3：冷端金屬板5將熱量傳到至散熱片6；

S4：散熱片6散熱；

S5：噴頭7對散熱片6進(jìn)行噴霧冷卻，進(jìn)一步提升散熱效果。

本發(fā)明微重力條件下，首先利用導(dǎo)熱性良好的熱端金屬底板2進(jìn)行導(dǎo)熱，接著利用非均勻多孔介質(zhì)內(nèi)納米流體工質(zhì)進(jìn)行換熱，然后利用冷端金屬板5導(dǎo)熱到散熱片6，最后采用噴頭7進(jìn)行噴霧冷卻。此裝置的散熱原理是在多孔介質(zhì)孔隙內(nèi)流動換熱的工質(zhì)采用納米流體，液態(tài)流體經(jīng)底部熱源加熱，吸收潛熱相變成氣態(tài)流體，多孔介質(zhì)的孔隙率由底部到頂部逐步增大，氣相較易地?cái)U(kuò)散到頂部，接觸冷端金屬板5后冷凝成液相；由于孔隙率自頂部到底部逐步減小，在多孔介質(zhì)的表面張力下，經(jīng)過Marangoni對流，液相流回底部；至此，多孔介質(zhì)內(nèi)納米流體工質(zhì)完成對流換熱過程。其中，當(dāng)多孔介質(zhì)熱傳遞到冷端金屬板5，再利用規(guī)則排列的散熱片6進(jìn)行散熱，最后利用噴頭7對散熱片6進(jìn)行噴霧冷卻；至此，多孔介質(zhì)外完成第二級的散熱過程?？筛鶕?jù)不同特征的熱源和微重力條件，選擇不同換熱特性的熱端金屬底板2、金屬顆粒3和納米流體，組成一個(gè)最優(yōu)的一體化散熱裝置。

相同或相似的標(biāo)號對應(yīng)相同或相似的部件；

附圖中描述位置關(guān)系的用語僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。