[发明专利]一种基于热压转换效应的传热方法及传热系统

说明书

本发明涉及一种基于热压转换效应的传热方法及传热系统，其根据确定的工作温度区间，选择满足要求的导热工质,然后向具有足够刚性的封闭循环回路中充装一定量的导热工质，使在工作温度下，导热工质的液态体积占整体封闭循环回路总体积的60％～99％，保证封闭循环回路内部基本处于满液状态；加热端的液态导热工质受热产生热膨胀，形成压力波，压力波对液态工质产生挤压作用，驱动液态工质循环流动，使热压转换效应持续维持。本发明的传热系统及传热系统可以实现比普通热管更强更快的热传递，可实现当量导热系数达到50～150kW/m·K，且结构设计自由，受重力过载的影响小。

技术领域

本发明涉及一种高效传热技术，具体涉及一种基于热压转换效应的在普通热管基础上发展起来的具有封闭循环回路的被动式传热技术。

背景技术

随着现代高新技术的发展，新能源技术、节能减排、先进制造技术及新兴科学技术的快速发展使传热传质学不断面临着全新的挑战与难关，解决高热流密度散热与高效热传输问题已经突显出其重要性。许多设备单位面积上的热负荷越来越高，如：大型计算机、功率电子器件、电力设备、光电子元件的散热，反应堆传热，航天器、航空发动机和燃气轮机的热防护，大功率微型动力机械、兆瓦级磁控管、微小型燃气轮机的传热等等，而在这些承受高热负荷的场合，又常常要求器件安装紧凑，冷却温度要求严格，这对散热技术和设备提出很高的要求，散热问题也成为制约此类行业发展的瓶颈。

现有技术中，有一些较先进的主动式传热技术，包括喷雾冷却、冲击射流冷却、微通道流动相变冷却技术等。由于主动式冷却技术皆需要配置外加驱动装置，在系统复杂度、可靠性、运行成本和便利性方面存在不利因素。微通道液体强制对流冷却方式的冷却能力很强，热阻很小，且不受重力和方向的影响，但由于流动通道的尺寸微小，系统存在压降大、温度梯度大、易结垢、堵塞等问题，另外该技术对各种微泵的性能要求极高。

热管是一种常用的被动式(自驱动式)高效传热技术，传统热管因相变和回流的内在机制要求，受到方位和长度的限制，受重力和加速度的影响大，在应用中，结构设计的自由度较低，难以做成较为复杂的系统。而脉动式热管的工作范围较窄，存在起动困难、难以适应热负荷变动等问题，应用范围有限。

已知现有热管，尝试使工质达到超临界状态，通过压力波形式进行传热，虽然传热性能好，但是对壳体的耐压要求高，且无法利用潜热。

发明内容

本发明的目的是克服现有热管存在的各种弊端，提供一种基于热压转换效应的传热方法及传热系统，可以实现比普通热管更强更快的热传递，且结构设计自由，受重力过载的影响小。

为实现本发明的目的，采用的技术方案是：

一种基于热压转换效应的传热方法，其包括以下步骤:

步骤1，提供一种传热系统，所述传热系统具有加热端和冷却端，加热端和冷却端之间由至少两条连接通道连通，所述加热端、冷却端和连接通道均为刚性部件，且共同形成一个封闭循环回路；

步骤2，确定一工作温度区间T，根据所述工作温度区间T来选择导热工质，使所述导热工质在所述工作温度区间内对应的工质压力P的变化满足：温差形成的压力差足以驱动流体克服回路的流动阻力而流动，作为优选，使且使所述导热工质在所述温度区间T内处于气液两相共存状态；

步骤3，向所述封闭循环回路内充装所述导热工质，充装所述导热工质的质量由公式m＝ρ₁V₁+ρ_g(V-V₁)确定，

其中，m为导热工质充装质量，单位为kg；

T₁为工作温度，在进行所述充装质量计算时，取工作温度区间T的最高温度和最低温度的平均值作为T₁的温度，单位为℃，

V为封闭循环回路总容积，单位为m³，