[发明专利]热量传递装置及其制作方法和参数测量方法

说明书

本发明提供了一种热量传递装置和LiTaOsubgt;3/subgt;涂层的参数测量方法，涉及换热技术领域，为解决在失重环境下受限空间内实现高热通量部件的高效热输运与热排散的问题而设计。热量传递装置包括热量传递装置本体，所述热量传递装置本体的表面设有LiTaOsubgt;3/subgt;。本发明提供的热量传递装置可以促进扩散区沸腾换热与抑制聚集区沸腾危机。

技术领域

本发明涉及热量传递技术领域，具体而言，涉及一种热量传递装置、热量传递装置的制作方法和LiTaO₃涂层的参数测量方法。

背景技术

我国在《2017-2045年航天运输系统发展路线图》中明确提出了核动力空间穿梭机技术要出现重大突破，实现进出空间和空间运输方式的颠覆性变革。其中，以热流系统为核心的核反应堆、热交换设备、推进装置等已成为制约空间核动力技术变革的关键所在，是最具原创性与革命性的科技前沿。

空间核动力装置在太空失重环境下，热流系统内冷却工质所受重力与浮力等体积力显著衰减，沸腾换热过程中界面效应与相间作用力起主导作用。结合窄小流道空间限制特点，汽泡更易吸附加热面并聚集成汽弹/毯，沿上下游快速扩展阻塞流道，导致汽相扩散区换热效率降低，以及汽相聚集区沸腾危机提前出现。因此，如何在失重环境下受限空间内实现高热通量部件的高效热输运与热排散，已成为空间核动力热流系统发展的主要瓶颈。

通过修饰加热面调整润湿性，能够改变汽-液-固三相接触线表面张力，进而影响汽泡动力学行为，达到强化换热目的。疏水表面(汽泡接触角θ90°)汽泡更易成核，加热面核态沸腾所需过热度更低，更多的汽化核心有利于低热流条件下提高沸腾换热能力。亲水表面(汽泡接触角θ90°)泡底微液膜更易被加热面捕获，促进汽泡更易脱离，提升了高热流密度下的沸腾换热能力，有利于高热流条件下抑制沸腾危机的发生。换热表面在两种不同浸润性之间的协同转换，可以实现热流系统的高效传热和安全。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种热量传递装置，以解决现有在失重环境下受限空间内实现高热通量部件的高效热输运与热排散的技术问题。

本发明提供的热量传递装置，包括热量传递装置本体，所述热量传递装置本体的表面设有LiTaO₃。

本发明热量传递装置带来的有益效果是：

以LiTaO₃为代表的热释电材料具有可观的热释电系数，较小的温度变化可带来较大的传热壁面浸润性改变。在特定温度范围内，且低于居里温度，会呈现自极化效应。因此，对于较高温度特征的核动力热流系统，LiTaO₃的居里温度为665℃，高居里温度的属性使其具有良好的应用前景。其自极化强度改变致加热面润湿性自调控，可实现热流系统在宽幅含汽率工况下，促进扩散区沸腾换热与抑制聚集区沸腾危机。

优选的技术方案中，所述LiTaO₃的厚度大于1μm。

本发明的第二个目的在于提供一种热量传递装置的制作方法，以解决在失重环境下受限空间内实现高热通量部件的高效热输运与热排散的技术问题。

本发明提供的上述热量传递装置的制作方法，其特征在于，包括：采用离子束增强沉积的方法在衬底基片上制备热释电涂层。

本发明热量传递装置带来的有益效果是：