CN102878829A - 热羽流发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于传热技术领域，公开了一种热羽流发生器，由流体、流体导管、流体进口、流体出口、边壁、流体填充腔体和多片热交换片组成，边壁包围的体积内包括流体填充腔体和多片热交换片，流体填充腔体内填充有流体，至少一片热交换片将流体进出口等分分为流体进口和流体出口，热交换片的表面有尖状凸起，相邻两个热交换片之间组成可以让流体流过的通道，通道无障碍地连通流体进口和流体出口。本发明的技术效果：无风扇，无噪声，散热对象空间可以实现全封闭，本发明易安装，易扩展，容易适应现有电子产品的结构和布局，在外观上作为仿植物造型的一部分，易被人们接受。

Description

热羽流发生器
技术领域
本发明属于传热技术领域，具体涉及一种热羽流发生器。
背景技术
风扇散热是目前常用的散热方法，缺点在于有噪声，有能耗，有灰尘和空气交换受到环境的不利影响。对流散热是一种无风扇的散热模式，目前常用的对流散热方式是采用厚重的金属部件增大热源与空气的接触面积，这一方面会增大散热带来的成本，同时发热源和金属部件的距离也受到热管传热距离和效率的限制，更为重要的是，这种散热的方式不能够适用于大功率散热，而且受到现有电子产品结构的限制。因此，对流散热如何成功应用于电子产品的散热问题，既能够顺应当前电子产品的结构和布局，又能够有效地进行散热，同时做到经济耐用，迄今为止仍然没有得到解决。
热羽指的是流体受热以后，由于密度减小，在周围流体浮力的作用下，形成的蘑菇状的液体流动，在对流环境下，热羽一般起源于流体的热边界层，多个热羽集合在一起就会形成热羽流，对流中的大尺度流动一般是热羽流的环流，热羽流在对流传热过程中起到了主要的作用。
针对风扇散热的缺陷，需要提出一种将对流散热成功应用的方法，既能够顺应当前电子产品的结构和布局，又能够有效地进行散热，同时做到经济耐用，更能够符合人们生态宜居的趋势性消费理念。
 
发明内容
针对现有风扇散热和对流散热的缺点，本发明作为发明人提出的一整套仿生对流散热方案中的一个重要组成部分，提供一种热羽流发生器，应用于紧贴热源的部位，实现热源热量驱动流体运动的功能。
本发明是这样实现的，一种热羽流发生器，由流体、流体导管、流体进口、流体出口、边壁、流体填充腔体和多片热交换片组成，边壁包围的体积内包括流体填充腔体和多片热交换片，流体填充腔体内填充有流体，至少一片热交换片将流体进出口等分分为流体进口和流体出口，所述的热交换片的表面有尖状凸起，相邻两个热交换片之间组成可以让流体流过的通道，所述通道无障碍地连通流体进口和流体出口，所述通道与垂直方向所呈的夹角小于60度，所述流体导管与垂直方向所呈的夹角小于60度。
优选的，所述流体为液体。
优选的，所述热交换片表面尖状凸起的方向与通道中流体流动的方向所呈的夹角小于90度。
本发明的技术原理：将本发明的流体导管沿着垂直方向放置，使得边壁紧贴发热源，热量传导至热交换片，热交换片加热周围的流体，热流体在浮力作用下沿着热交换片表面的凸起上升，形成热羽；多个热交换片表面凸起升起来的热羽形成热羽流，热羽流沿着相邻热交换片之间的通道流动，汇聚到流体出口，然后再沿着流体导管上升；在细长的流体导管内部，热羽流受益于烟囱效应，可以获得一定的流动速度；于此同时，冷流体不断地通过流体出口补充进入流体填充腔体，再次被热交换片加热变成热羽流；将本发明的流体导管连接散热片，就可以实现热羽流在散热片变冷以后回流到流体填充腔体，实现热羽流驱动下的热交换。
本发明的创造性在于：
a、相比于常规的平滑的热交换片，本发明带有凸起的热交换片增大了热交换片和流体的接触面积，凸起的尖端是热羽发射的有利部位，热边界层在凸起的尖端更容易脱离热交换片变成热羽，相对于平滑的表面，凸起尖端发射热羽的效率超过平滑面的1.3倍；
b、热交换片表面尖状凸起的方向朝向通道中流体流动的方向，一方面流动的流体可以有效地将生成的热羽带走，另一方面流动的流体扰动凸起部位的边界层，使得热羽的发射更加快速、发射的频率更高，更加有利于热量的输运；
c、一片热交换片将流体进出口等分分为流体进口和流体出口，抑制流体进口部位对应垂直位置的热羽上升产生的反向阻力，热交换片的排布减少了热流体和冷流体的混合，降低了系统的热耗散，也就是热羽在浮力驱动下获得更有效的运动，而这种浮力的来源即热羽的温差不会因为热羽和冷流体的混合而减弱，最大程度地将热量转化成为驱动热交换和热输运的动力；
d、流体导管呈细长的状态，一方面，细长的导管内，对流在烟囱效应的驱动下得到加强，一方面，细长的导管具有柔韧性，可以方便穿出使用时候的复杂空间，另一方面，细长的导管可以装饰成为竹节和树干等仿植物造型，在外观上具有亲和力；
e、本发明的热羽流发生装置可以多个重叠使用，热交换片可以为相邻的热羽流发生装置传导热量，使用者可以根据散热功率的不同，增加叠放的数量。
本发明的技术效果：无风扇，无噪声，散热对象空间可以实现全封闭，本发明易安装，易扩展，容易适应现有电子产品的结构和布局，在外观上作为仿植物造型的一部分，易被人们接受。 
附图说明
图1是本发明实施例截面结构示意图；
图2是本发明实施例两个热羽流发生器重叠使用的时候的截面结构示意图；
图3是本发明实施例连通冷却装置后的截面结构示意图；
图4是本发明实施例标明流体流动方向的截面结构示意图。
附图说明：1、边壁； 2、流体进口；3、流体出口；4、流体导管；5、流体填充腔体；51、通道；6、热交换片；61、凸起；7、冷却装置；8、热源；9、箭头。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合上述附图及实施例，对本发明做进一步的详细说明。
本发明实施例如图1至图4所示：本发明是这样实现的，一种热羽流发生器，由流体、流体导管4、流体进口2、流体出口3、边壁1、流体填充腔体5和多片热交换片6组成，边壁1包围的体积内包括流体填充腔体5和多片热交换片6，流体填充腔体5内填充有流体，至少一片热交换片6将流体进出口等分分为流体进口2和流体出口3，热交换片5的表面有尖状凸起61，尖状凸起61截面呈三角形，相邻两个热交换片6之间组成可以让流体流过的通道51，通道51无障碍地连通流体进口2和流体出口3，通道51与垂直方向所呈的夹角小于60度，流体导管4的方向与垂直方向平行。
具体地，所述流体为纯净水，纯净水经过加热沸腾处理，冷却后灌装充满流体填充腔体和流体导管。
具体地，所述热交换片6表面尖状凸起61的方向与通道51中流体流动的方向所呈的夹角小于90度，尖状凸起61的方向指的是尖状凸起61的截面的两条边形成的角的平分线指向的方向，通道51中流体流动的方向也就是如箭头9所指的方向。
热羽流发生器的一面边壁1紧贴热源8。
流体导管连通冷却装置7，使得热羽流携带的热量在冷却装置得到冷却，流体冷却后随着流体导管回流进入流体进口2。
流体导管4长度为2米。
实际测试结果表明，流动的热羽流导致水的等效热导率大幅提高，其等效热导率是静态水的热导率的800倍到1000倍，热羽流垂直上升的速度为1厘米每秒到3.5厘米每秒。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，譬如，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种热羽流发生器，由流体、流体导管、流体进口、流体出口、边壁、流体填充腔体和多片热交换片组成，边壁包围的体积内包括流体填充腔体和多片热交换片，流体填充腔体内填充有流体，其特征是：至少一片所述的热交换片将流体进出口等分分为流体进口和流体出口，所述的热交换片的表面有尖状凸起，相邻两个热交换片之间组成可以让流体流过的通道，所述通道无障碍地连通流体进口和流体出口，所述通道与垂直方向所呈的夹角小于60度，所述流体导管与垂直方向所呈的夹角小于60度。
2.根据权利要求1所述的热羽流发生器，其特征是：所述流体为液体。
3.根据权利要求1所述的热羽流发生器，其特征是：所述热交换片表面尖状凸起的方向与所述通道中流体流动的方向所呈的夹角小于90度。
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