[发明专利]一种特种工况下基于霍尔效应的强化换热方法

说明书

本发明提供了一种特种工况下基于霍尔效应的强化换热方法，根据金属的主要传热机理，即载流子为主要导热介质，利用霍尔效应对于载流子流向改变的特点，增设外加电场和磁场，用以实现载流子在冷源和热源之间的流通交互，最终达到实现以载流子作为传热介质来进行强制换热的功能。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明是针对极端高温环境工况中常规强化换热技术难以适用的情况，为缓解金属材料所需的高温性能，所提出的一种有源强化换热；最终可以实现降低该类工况下金属温度，以缓解其耐高温压力，增强其工况安全性和稳定性，同时通过适当的控制可以缓解金属材料高温蠕变及延长其使用寿命。

技术领域

本发明涉及特种工况下强化换热领域，尤其涉及一种特种工况下基于霍尔效应的强化换热方法。

背景技术

目前已有的强化换热的方式主要可以分为三类：增大传热面积、增大传热温差和提高传热系数。增大传热面积的方式主要为增设肋片等。提高传热系数是目前主流的研究方向，此处可分为有源强化和无源强化。无源强化即使用如螺旋槽管、横纹槽管、波纹管等结构以破环流动边界层以达到提高表面传热系数的目的。而有源强化即使用机械搅动、表面振动、流体振动、喷射或吸出等手段来提高表面传热系数。而增大传热温差由于经济性、安全性等因素而不常用。但上述技术只在常规工况下应用较好，对于极端恶劣的环境工况仍存在欠缺，如航空发动机的高温工况环境等。目前对于此类极端恶劣的环境工况常用技术思路是采用制造高温难熔材料，但该类材料研发与应用仍然有待提升。而本发明就是针对该类极端高温环境提供一个解决思路。

本发明出发的角度即为通过有源方式，根据金属传热机理，利用载流子进行强制换热，即在金属材料中布置垂直电场和磁场，利用运动电荷在磁场中转向的特点，实现载流子传递热量。

发明内容

技术问题：本发明主要针对于极端高温环境中的换热问题，由于极端高温环境工况存在瞬时发热量极高、机械工况复杂、安全稳定要求极高等特点，常规强化换热技术难以适用，难熔材料研发应用成本极高等问题，本发明提供一种较低成本的解决思路，即基于霍尔效应的有源载流子强制换热。

技术方案：

本发明根据金属的主要传热机理，即载流子为主要导热介质，利用霍尔效应对于载流子流向改变的特点，增设外加电场和磁场，用以实现载流子在冷源和热源之间的流通交互，最终达到实现以载流子作为传热介质来进行强制换热的功能。

当载流子为金属平板时，先对金属平板增设外加相互垂直的电场和磁场，电场方向为水平向右，磁场方向为垂直于金属平板向外，在外加电场的作用下，电子向左移动，在外加磁场的作用下电子运动方向发生偏转，且电子向下发生偏转运动，再经过回流导路至高温流体侧，继而形成一个半闭环，在电子移动过程中将热量从高温侧携带至低温侧冷却。

当载流子为涡轮叶栅时，在电场的作用下，电子逆着电场方向移动，在叶栅根基附件区域受到磁场的作用发生偏移，继而向叶栅顶部移动，在外加电压作用下，电子击穿间隙到内壳回路处，再通过其他回路通往冷源冷却继而实现闭环，而电子将叶栅附件处热量携带至冷源处冷却。

有益效果：本发明是针对极端高温环境工况中常规强化换热技术难以适用的情况，为缓解金属材料所需的高温性能，所提出的一种有源强化换热；最终可以实现降低该类工况下金属温度，以缓解其耐高温压力，增强其工况安全性和稳定性，同时通过适当的控制可以缓解金属材料高温蠕变及延长其使用寿命。

附图说明

图1是本发明中实施例1的示意图。

图2是本发明中实施例2的示意图。

其中，图2中的箭头表示电场方向，点表示磁场方向。

具体实施方式