CN112729758A - 一种固定式毛细芯微通道流动阻力测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固定式毛细芯微通道流动阻力测量装置，涉及一种毛细芯微通道流动阻力测量装置，属于空气动力学测量技术领域。提出了一种装置简单，安全可靠，可以测量微通道（通道高度≤1mm）下，不同吸液芯（槽道、烧结颗粒、丝网）在背压为负压下的流动阻力特性的固定式毛细芯微通道流动阻力测量装置。包括通过金属软管依次连接的流量调节阀1、气体流量计2、毛细芯微通道实验装置、背压调节阀9、真空罐10、真空泵11，所述毛细芯微通道实验装置包括下基板4、金属密封圈5、上盖板6、毛细芯7、一对压力计8以及一对整流管3。可以测量微通道（通道高度=0.2mm）下，不同毛细芯（槽道、烧结颗粒、丝网）且背压为负压下的流动阻力特性。

Description

一种固定式毛细芯微通道流动阻力测量装置
技术领域
本发明涉及一种毛细芯微通道流动阻力测量装置，属于空气动力学测量技术领域。
背景技术
电子工业技术的快速发展，使得电子元器件逐渐向小型化、高集成化、高性能方向发展，使得电子器件运行过程的热流密度越来越高，有效散热变得更加困难，散热问题逐渐成为制约高集成度电子元件发展的瓶颈问题。热管可以有效解决高效散热问题，热管由外壳、工作介质和毛细芯三个基本部分组成，工作原理是热管的一端与热流体接触，管内的工质受热后蒸发，变成蒸汽，管内对应的饱和蒸汽压力也相应提高，蒸汽靠空间内微小的压差，经过中间的传输段流向另一端的冷凝段，在冷凝段，工质向冷流体放出热量而使管内的蒸汽又冷凝成液体，然后冷凝的液体工质通过毛细芯的毛细作作用又流回到蒸发段。现已有0.2mm的超薄平板热管应用于数码电子市场中，虽然圆柱形热管的机理较为成熟，但是关于超薄平板热管内部的流动特性研究较少，国内外缺乏对毛细芯微通道流动阻力特性的研究。
设计一种简单可靠的装置能够实现在负压环境下，微通道（通道高度≤1mm）下，不同吸液芯（槽道、烧结颗粒、丝网）在背压为负压下的流动阻力测量具有重要价值。
发明内容
本发明针对以上问题，提出了一种装置简单，安全可靠，可以测量微通道（通道高度≤1mm）下，不同吸液芯（槽道、烧结颗粒、丝网）在背压为负压下的流动阻力特性的固定式毛细芯微通道流动阻力测量装置。
本发明的技术方案为：包括通过金属软管依次连接的流量调节阀1、气体流量计2、毛细芯微通道实验装置、背压调节阀9、真空罐10、真空泵11，
所述毛细芯微通道实验装置包括下基板4、金属密封圈5、上盖板6、毛细芯7、一对压力计8以及一对整流管3；所述上盖板6、金属密封圈5以及下基板4从上到下依次固定相连，使得三者之间形成实验流道；一对所述整流管3均固定连接所述下基板4，且均与实验流道连通，两所述整流管3分别连接气体流量计2和背压调节阀9；一对压力计8均固定连接所述下基板4、且均伸入实验流道中，一对所述压力计8处于一对所述整流管3之间；所述毛细芯7通过热压烧结在下基板4的顶面上、且处于一对压力计8之间，通过一对压力计8测量流体经过毛细芯7前后的气压值。
在金属软管上设有流量调节阀1、背压调节阀9，所述的流量调节阀1设在气体流量计2远离毛细芯微通道实验装置的一侧，所述背压调节阀9设在毛细芯微通道实验装置和真空罐10之间。
所述下基板4的顶面上开设有下环形沟槽，所述上盖板6的底面上开设有与下环形沟槽相对设置的上环形沟槽，所述金属密封圈5固定连接在上环形沟槽和下环形沟槽之间。
所述实验流道的高度为0.2mm，所述毛细芯7的高度低于实验流道的高度。
一对所述压力计8设在烧结有毛细芯的实验流道的前段和后段，通过螺纹连接下基板4，根据压力计的压力数据获得毛细芯微通道流体流动阻力。
所述的真空罐10通过金属软管与毛细芯微通道实验段和真空泵（11）相连，通过真空罐和真空泵共同维持背压的稳定。
与现有技术相比，本发明装置提供了一种毛细芯微通道流动阻力测量装置，装置简单，安全可靠，可以测量微通道（通道高度=0.2mm）下，不同毛细芯（槽道、烧结颗粒、丝网）且背压为负压下的流动阻力特性。
附图说明
图1是本案的结构示意图，
图2是本案中毛细芯微通道实验装置的结构示意图；
图中1流量调节阀，2是气体流量计，3是整流管，4是下基板，5是金属密封圈，6是上盖板，7是毛细芯，8是压力计，9是背压调节阀，10是真空罐，11是真空泵。
具体实施方式
为能清楚说明本专利的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本专利进行详细阐述。
本发明如图1-2所示，包括通过金属软管依次连接的流量调节阀1、气体流量计2、毛细芯微通道实验装置、背压调节阀9、真空罐10、真空泵11，
所述毛细芯微通道实验装置包括下基板4、金属密封圈5、上盖板6、毛细芯7、一对压力计8以及一对整流管3；所述上盖板6、金属密封圈5以及下基板4从上到下依次固定相连，使得三者之间形成实验流道；一对所述整流管3均通过焊接的方式固定连接所述下基板4，且均与实验流道连通，两所述整流管3分别连接气体流量计2和背压调节阀9；一对压力计8均通过螺纹固定连接所述下基板4、且均伸入实验流道中，一对所述压力计8处于一对所述整流管3之间；所述毛细芯7通过热压烧结在下基板4的顶面上、且处于一对压力计8之间，通过一对压力计8测量流体经过毛细芯7前后的气压值。
毛细芯微通道实验装置内的流道处于负压环境，由真空罐10和真空泵11维持稳定的负压，并通过背压调节阀和流量调节阀调节流道内的真空度，由于是负压环境，所以使用的是金属软管，防止变形。在所述的毛细芯微通道实验装置内设置有压力计，通过毛细芯微通道实验装置内压力数据的差值获得毛细芯微通道内流体流动阻力。毛细芯7通过热压烧结在下基板4上，为了烧结的可靠性，毛细芯7采用一层200目的紫铜丝网，毛细芯的高度为0.1mm。
在金属软管上设有流量调节阀1、背压调节阀9，所述的流量调节阀1设在气体流量计2远离毛细芯微通道实验装置的一侧，所述背压调节阀9设在毛细芯微通道实验装置和真空罐10之间。
所述下基板4与一对整流管3通过氩弧焊或其它方式焊接在一起。为防止焊接问题，整流管与下基板的材料一致，均使用铝合金6061-T6。
所述下基板4的顶面上开设有下环形沟槽，所述上盖板6的底面上开设有与下环形沟槽相对设置的上环形沟槽，所述金属密封圈5固定连接在上环形沟槽和下环形沟槽之间。使得上盖板6、金属密封圈5、下基板4三者之间保持密封的同时，使得上盖板6和下基板4之间的间距保持固定。
所述实验流道的高度为0.2mm，所述毛细芯7的高度低于实验流道的高度。上盖板使用铝合金6061-T6, 上盖板和下基板的平面度要求为0.01mm。
一对所述压力计8设在烧结有毛细芯的实验流道的前段和后段，通过螺纹连接下基板4，根据压力计的压力数据获得毛细芯微通道流体流动阻力。为了防止压力计的孔太大影响流动阻力的测量，如图2示采用圆锥式打孔方式，减小误差。
所述的真空罐10通过金属软管与毛细芯微通道实验段和真空泵11相连，通过真空罐和真空泵共同维持背压的稳定。
本发明装置的工作过程是：
以空气为工作介质，首先将上盖板6、下基板4、金属密封圈5固定相连，再用金属软管依次与流量调节阀1、气体流量计2、毛细芯微通道实验装置、背压调节阀9、真空罐10、真空泵11连接。
关闭流量调节阀1，打开背压调节阀9，打开真空泵将实验流道抽真空，待真空度维持在10-3Pa时，关闭背压调节阀9，检验实验流道的密封性。
实验流道密封性良好后，打开背压调节阀9和流量调节阀1，调节流量调节阀1和背压调节阀9，记录不同流量下压力计8的数据，整理计算数据就可以获得毛细芯微通道的流动阻力特性。
更换不同毛细芯结构的下基板，并重复上述操作，即可获得背压为负压下，不同毛细芯结构的微通道流动阻力特性。
本发明具体实施途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种固定式毛细芯微通道流动阻力测量装置，其特征在于，包括通过金属软管依次连接的流量调节阀（1）、气体流量计（2）、毛细芯微通道实验装置、背压调节阀（9）、真空罐（10）、真空泵（11），
所述毛细芯微通道实验装置包括下基板（4）、金属密封圈（5）、上盖板（6）、毛细芯（7）、一对压力计（8）以及一对整流管（3）；所述上盖板（6）、金属密封圈（5）以及下基板（4）从上到下依次固定相连，使得三者之间形成实验流道；一对所述整流管（3）均固定连接所述下基板（4），且均与实验流道连通，两所述整流管（3）分别连接气体流量计（2）和背压调节阀（9）；一对压力计（8）均固定连接所述下基板（4）、且均伸入实验流道中，一对所述压力计（8）处于一对所述整流管（3）之间；所述毛细芯（7）通过热压烧结在下基板（4）的顶面上、且处于一对压力计（8）之间，通过一对压力计（8）测量流体经过毛细芯（7）前后的气压值。
2.根据权利要求1所述的一种固定式毛细芯微通道流动阻力测量装置，其特征在于，在金属软管上设有流量调节阀（1）、背压调节阀（9），所述的流量调节阀（1）设在气体流量计（2）远离毛细芯微通道实验装置的一侧，所述背压调节阀（9）设在毛细芯微通道实验装置和真空罐（10）之间。
3.根据权利要求1所述的一种固定式毛细芯微通道流动阻力测量装置，其特征在于，所述下基板（4）的顶面上开设有下环形沟槽，所述上盖板（6）的底面上开设有与下环形沟槽相对设置的上环形沟槽，所述金属密封圈（5）固定连接在上环形沟槽和下环形沟槽之间。
4.根据权利要求1所述的一种固定式毛细芯微通道流动阻力测量装置，其特征在于，所述实验流道的高度为0.2mm，所述毛细芯（7）的高度低于实验流道的高度。
5.根据权利要求1所述的一种固定式毛细芯微通道流动阻力测量装置，其特征在于，一对所述压力计（8）设在烧结有毛细芯的实验流道的前段和后段，通过螺纹连接下基板（4），根据压力计的压力数据获得毛细芯微通道流体流动阻力。
6.根据权利要求1所述的一种固定式毛细芯微通道流动阻力测量装置，其特征在于，所述的真空罐（10）通过金属软管与毛细芯微通道实验段和真空泵（11）相连，通过真空罐和真空泵共同维持背压的稳定。
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