CN106225508A - 一种带液滴的高速空气冷却方法 - Google Patents

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李凯
王恩禄
茅锦达
孙蔚婷
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Shanghai Jiaotong University
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C3/00—Other direct-contact heat-exchange apparatus
    • F28C3/06—Other direct-contact heat-exchange apparatus the heat-exchange media being a liquid and a gas or vapour

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种带液滴的高速空气冷却方法，在目标冷却物的一端连接三通管，三通管的水平管口连接通有增压风机的送风管，三通管的竖直管口连接带有极细管的接头，极细管的接头通过细硅胶管连接在另一个极细管的接头上，该另一个极细管的接头安装在通有冷却液的管道上，送风管和通有冷却液的管道都安装有阀门用于控制流量。冷却时，先打开送风管阀门，开启增压风机形成高速空气流，再打开冷却液阀门，冷却液流经极细管接头后产生细微液滴，液滴被高速空气携带并混合，随后流过目标冷却物表面进行换热。本发明将微细液滴加入到高速空气流，使得空气冷却技术的换热能力增强，通过改变水和空气量来调节温度，调节简单且调节范围较大。

Description

一种带液滴的高速空气冷却方法
技术领域
本发明涉及热交换领域，尤其涉及一种带液滴的高速空气冷却方法，在高速空气射流中加入微细水滴以此来冷却高温物体，从而提高高速空气冷却性能，增加温度调节范围。
背景技术
空气冷却是热交换过程中常用的方式，其广泛应用于机械设备、换热器以及集成电路中。然而，随着科学技术的进步，各种设备参数不断提高。以集成电路为例，其集成度每3年增长4倍，特征尺寸每3年缩小2倍，这使得设备的功率密度越来越大，单位体积容纳的热量越来越高。有资料表明，器件的工作温度每升高10℃失效率将增加1倍。因此，上述设备对空气冷却的性能提出了新的要求。但是，由于空气自身的物理特性，即低的比热容和导热系数，导致其自身对流换热能力不足。即使采用提高空气流速的方式来增强空气侧的换热，其提高范围仍然有限。
发明内容
有鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是开发一种新型的高速空气冷却方式，以提高空气冷却的换热性能，增加温度调节范围。
为实现上述目的，本发明提供了一种带液滴的高速空气冷却方法，具体地，本发明提供的技术方案如下：
一种带液滴的高速空气冷却方法，在目标冷却物的一端连接三通管，三通管的水平管口连接通有增压风机的送风管，三通管的竖直管口连接带有极细管的接头，极细管的接头通过细硅胶管连接在另一个极细管的接头上，该另一个极细管的接头安装在通有冷却液的管道上，送风管和通有冷却液的管道都安装有阀门用于控制流量。
优选地，冷却时，先打开送风管阀门，开启增压风机形成高速空气流，再打开冷却液阀门，冷却液流经极细管接头后产生细微液滴，液滴被高速空气携带并混合，随后流过目标冷却物表面进行换热。
优选地，送风管为钢管。
优选地，送风管与三通管的水平管口间还连接有软管，用于降低高速空气射流的噪音。
优选地，冷却液为水。
本发明提供的具有以下优点：
1、本发明将微细液滴加入到高速空气流，使得空气冷却技术的换热能力增强。
2、本发明通过改变水和空气量来调节温度，调节简单且调节范围较大。
3、本发明采用水作为添加剂，容易获取且价格较低。
以下将结合附图对本发明的方法及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的带液滴的高速空气冷却方法的示意图
具体实施方式
如图1所示，本实施例中高温管束为冷却的对象，管束外侧为高温流体使得管束外壁温度极高，需要对管壁温度进行冷却与调控。在管束一端连接一个三通管，水平方向接入通有增压风机送风的软管，软管再接入到送风钢管上，以此来提供高速空气流量，并且软管连接可解决高速射流产生的噪音问题。其中，空气流量可由送风钢管上的阀门进行调节，从而实现对管壁温度的调控。水的比热容和导热系数皆远大于空气，其对流换热能力是空气的十倍以上；同时，水作为冷却介质容易获取且价格较低。在三通管的竖直方向上接入一个带有极细管的接头，用细硅胶管连接接在自来水管上的另一个极细管接头上，以此产生微细的液滴，极细管优选为内径2mm的毛细管道。液滴的粒径宜尽量选小，以保证与空气流的充分混合。此外，空气流量的调节受到液滴粒径大小的限制，应当保证其流速足够大以携带液滴，否则，液滴将无法与空气充分混合。工作时，开启增压风机，形成高速空气流；然后打开自来水阀门，水流流经极细管接头后产生微细的液滴；液滴被高速空气携带并混合，雾化的细微液滴直径约为5-10μm，随后流过高温管束内侧与管壁进行换热，从而对高温管束进行冷却。在此过程中，冷却水的流量亦可通过阀门进行调节，从而进一步增大温度调控的范围。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种带液滴的高速空气冷却方法，其特征在于，在目标冷却物的一端连接三通管，三通管的水平管口连接通有增压风机的送风管，三通管的竖直管口连接带有极细管的接头，所述极细管的接头通过细硅胶管连接在另一个极细管的接头上，该另一个极细管的接头安装在通有冷却液的管道上，所述送风管和所述通有冷却液的管道都安装有阀门用于控制流量。
2.如权利要求1所述的带液滴的高速空气冷却方法，其中冷却时，先打开送风管阀门，开启增压风机形成高速空气流，再打开冷却液阀门，冷却液流经极细管接头后产生细微液滴，液滴被高速空气携带并混合，随后流过目标冷却物表面进行换热。
3.如权利要求1所述的带液滴的高速空气冷却方法，其中所述送风管为钢管。
4.如权利要求1所述的带液滴的高速空气冷却方法，其中所述送风管与所述三通管的水平管口间还连接有软管，用于降低高速空气射流的噪音。
5.如权利要求1所述的带液滴的高速空气冷却方法，其中所述冷却液为水。
6.如权利要求1所述的带液滴的高速空气冷却方法，其中极细管为内径2mm的毛细管道。
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