[发明专利]一种气液相分离型微通道相变冷却器

权利要求书

1.一种气液相分离型微通道相变冷却器，其特征在于，包括：上层盖板(1)、下层微通道板(2)和底层模拟发热源(3)；上层盖板(1)上设置有流体进液口(11)和流体出液口(12)；下层微通道板(2)上设置有进口流体分配腔(21)、微通道阵列和出口流体汇集腔(23)；所述微通道阵列由入口微通道阵列(221)、周期性轴向渐扩通道阵列(222)、周期性径向渐扩汇聚联箱(223)、以及两侧的分相通道(224)组成；所述上层盖板的流体进液口(11)、流体出液口(12)分别正对所述下层微通道板(2)上的进口流体分配腔(21)和出口流体汇集腔(23)；底层模拟发热源(3)位于所述下层微通道板(2)背面并正对微通道阵列区域，所述两侧的分相通道(224)位于所述底层模拟发热源(3)加热区域外侧；

所述周期性轴向渐扩通道阵列(222)为入口水力直径为D2，出口水力直径为D3，且D2D3的渐扩型微通道阵列；

所述入口微通道阵列(221)的水力直径D1以及两侧分相通道(224)的水力直径D4大于所述周期性轴向渐扩通道阵列(222)的入口水力直径D2；

所述周期性径向渐扩汇聚联箱(223)为中心窄两侧宽的轴向对称渐扩布置，中心最窄处的水力直径D5大于所述周期性轴向渐扩通道阵列(222)的入口水力直径D2；

所述入口微通道阵列(221)的水力直径D1、周期性轴向渐扩通道阵列(222)的出口水力直径D3、周期性径向渐扩汇聚联箱(223)最宽处的水力直径D6以及两侧分相通道的水力直径均小于冷却工质的毛细长度L，其中：

σ，g，ρ_L，ρ_v分别为气液界面张力、重力加速度、液相及蒸汽相密度。

2.根据权利要求1所述的一种气液相分离型微通道相变冷却器，其特征在于，所述入口微通道阵列(221)为水力直径D1的等间距并联平行微通道。

3.根据权利要求1所述的一种气液相分离型微通道相变冷却器，其特征在于，所述周期性径向渐扩汇聚联箱(223)一方面作为汇聚联箱消除了上游通道由于相变过程不同步或相变强度差异导致的通道间压力不平衡问题，另一方面利用周期性轴向渐扩通道阵列(222)入口处轴向界面张力对气泡的阻隔效应以及径向界面张力梯度对气泡的驱动效应使得汇聚联箱内的大尺度气泡分离到所述两侧的分相通道(224)内。

4.根据权利要求3所述的一种气液相分离型微通道相变冷却器，其特征在于，所述周期性轴向渐扩通道阵列(222)内气泡在沿轴向的界面张力梯度作用下，气液界面生长和膨胀过程中易于往下游膨胀，抑制蒸汽相往上游回流导致的传热不稳定和传热恶化。

5.根据权利要求1所述的一种气液相分离型微通道相变冷却器，其特征在于，所述周期性轴向渐扩通道阵列(222)和所述周期性径向渐扩汇聚联箱(223)的排布方式为交替排布。