一种微通道相变传热试验装置及微通道换热器的制作方法

1.本发明属于微通道换热器技术领域，特别涉及一种微通道相变传热试验装置及微通道换热器。


背景技术：

2.随着大规模集成电路技术的发展与普及，电子芯片单位面积内的热流密度急速升高，由此对于在微小空间内的散热技术需求被广泛的关注；而作为微通道散热器的先驱者tuckman和pease首次提出了在硅表面刻蚀微通道，利用微通道进行换热，不仅能够满足高热流密度的需求，而且有效解决了常规通道尺寸不适用于微电子设备的问题。
3.随着对微通道换热器的研究，不同结构的微通道对换热效果有不同的影响，例如：单相流动换热微通道、相变传热微通道等；其中，相变传热微通道相比于单相流动换热微通道，具有较高的换热能力；但现有的相变传热微通道，微通道内流动沸腾的限制条件在于临界热流密度的触发条件，当沸腾过程中的气泡逐步聚集形成气泡桥，且无法排出微通道，阻碍液体在未湿润干涸点时，就触发了临界热流密度。
4.目前，也有采用微喷射流将沸腾过程的大气泡进行冷凝粉碎，在一定程度上提高了换热能力，但在热流密度进一步增加的情况下，大气泡虽然被粉碎成小气泡，但小气泡仍处于微通道内部，且直接与微通道的避免接触，阻碍了微通道内液体的补充，无法提高临界热流密度，进而大大影响微通道换热器的换热效率。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种微通道相变传热试验装置及微通道换热器，以解决现有的微通道换热器装置中流动沸腾的气泡无法脱离，阻碍微通道内液体的补充，微通道内的临界热流密度较低，导致换热效率低下的技术问题。
6.为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
7.本发明提供了一种微通道相变传热试验装置，包括从上到下依次连接的射流冲击孔板、微通道隔水板、试验件、微通道接口板及集热块；
8.射流冲击孔板上均匀设置有若干射流冲击孔，射流冲击孔与射流源连接；微通道接口板上设置有试验件安装槽，试验件配合设置在试验件安装槽中；试验件的上表面设置有换热微通道；换热微通道采用开放微通道，并正对射流冲击孔设置；
9.微通道隔水板上开设有工作介质通道，换热微通道位于工作介质通道的中部；微通道接口板上还设置有工质进口及工质出口；工质进口的一端与工作介质源进口连接，另一端与工作介质通道的一端连通；工作介质通道的另一端与工质出口连通；微通道接口板上还设置在集热块安装槽，集热块安装槽正对试验件安装槽设置，集热块安装在集热块安装槽中，集热块的导热端与试验件紧密贴合。
10.进一步的，还包括射流冲击接口板；射流冲击接口板设置在射流冲击孔板的上方，射流冲击接口板上设置有管路接口；管路接口的一端与射流源连接，另一端与射流冲击孔
连通；射流冲击接口板上设置有视窗凹槽，视窗凹槽与换热微通道正对设置，用于安装拍摄设备。
11.进一步的，射流冲击接口板与射流冲击孔板之间还设置有射流冲击隔水板；射流冲击隔水板上设置有射流通槽，射流通槽的一端与管路接口连通，另一端与射流冲击孔板上的射流冲击孔连通。
12.进一步的，微通道接口板上还设置有两个流体稳压槽，两个流体稳压槽分别设置在试验件安装槽的两侧；
13.其中，第一个流体稳压槽的一端与工质进口连通，第一个流体稳压槽的另一端与工作介质通道的一端连通；第二个流体稳压槽的一端与工作介质通道的另一端连通，第二个流体稳压槽的另一端与工质出口连通。
14.进一步的，集热块包括导热柱及集热块本体，导热柱设置在集热块本体的上端；导热柱贯穿集热块安装槽后，并伸入试验件安装槽中；导热柱的上端与试验件紧密贴合；导热柱的下端与集热块本体固连，集热块本体上设置有若干加热体安装孔，加热体安装孔中设置有加热体，加热体用于模拟实际待散热元件。
15.进一步的，射流冲击隔水板及微通道隔水板均采用硅胶制作而成；其中，射流冲击隔水板的上下两侧分别与射流冲击接口板和射流冲击孔板密封连接；微通道隔水板的上下两侧分别与射流冲击孔板和微通道接口板密封连接。
16.本发明还提供了一种微通道换热器，包括从上到下依次连接的射流冲击孔板、微通道隔水板、微通道换热板及微通道接口板；射流冲击孔板上均匀设置有若干射流冲击孔，射流冲击孔与射流源连接；微通道接口板上设置有换热板安装槽，微通道换热板配合设置在换热板安装槽中，微通道换热板的上表面设置有换热微通道；换热微通道采用开放微通道，并正对射流冲击孔设置；
17.微通道隔水板上开设有工作介质通道，换热微通道位于工作介质通道的中部；微通道接口板上还设置有工质进口及工质出口；工质进口的一端与工作介质源进口连接，另一端与工作介质通道的一端连通；工作介质通道的另一端与工质出口连通；微通道接口板上还设置在散热元件安装槽，散热元件安装槽正对换热板安装槽设置，用于安装待散热元件；待散热元件与微通道换热板紧密贴合。
18.进一步的，还包括射流冲击接口板及射流冲击隔水板；射流冲击接口板设置在射流冲击孔板的上方，射流冲击隔水板设置在射流冲击接口板与射流冲击孔板之间；
19.射流冲击接口板上设置有管路接口；管路接口的一端与射流源连接，另一端与射流冲击孔连通；射流冲击隔水板上设置有射流通槽，射流通槽的一端与管路接口连通，另一端与射流冲击孔板上的射流冲击孔连通。
20.进一步的，射流冲击隔水板及微通道隔水板均采用硅胶制作而成；其中，射流冲击隔水板的上下两侧分别与射流冲击接口板和射流冲击孔板密封连接；微通道隔水板的上下两侧分别与射流冲击孔板和微通道接口板密封连接。
21.进一步的，微通道接口板上还设置有两个流体稳压槽，两个流体稳压槽分别设置在换热板安装槽的两侧；
22.其中，第一个流体稳压槽的一端与工质进口连通，第一个流体稳压槽的另一端与工作介质通道的一端连通；第二个流体稳压槽的一端与工作介质通道的另一端连通，第二
个流体稳压槽的另一端与工质出口连通。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
24.本发明所述的一种微通道相变传热试验装置及微通道换热器，通过在试验件或微通道换热板的上方设置射流冲击孔板，利用射流冲击孔板向试验件或换热微通道提供微喷射流，以粉碎微通道中的沸腾大气泡，避免了在换热微通道处形成气泡桥；通过在微通道隔水板上设置工作介质通道，并将换热微通道置于工作介质通道中，在换热微通道与射流冲击孔板之间形成气泡脱离空间，被微喷射流冲击粉碎后的气泡在工作介质的浮力作用下进入气泡脱离空间，脱离换热微通道，确保了换热微通道内干涸区域及时被工作介质润湿冷却，提高了临界热流密度，有效提高了微通道换热器的换热效率。
25.进一步的，通过设置射流冲击接口板，利用射流冲击接口板与射流冲击源连接，为射流冲击孔板与射流冲击源之间提供接口；采用在射流冲击接口板上设置视窗凹槽，将视窗凹槽与换热微通道正对设置，采用在视窗凹槽处安装拍摄设备，实现对换热微通道中沸腾气泡的运动进行可视化观察。
26.进一步的，通过设置射流冲击隔水板，确保了射流冲击接口板与射流冲击孔板之间的密封连接。
27.进一步的，通过在微通道接口板上设置流动稳压槽，利用流动稳压槽实现对进入或排出换热微通道的工作介质进行缓冲，确保工作介质能够以均匀的流速和压力进入换热微通道，确保换热通道表面的均温性。
28.进一步的，将射流冲击隔水板及微通道隔水板均采用硅胶制作，确保了射流冲击接口板、射流冲击孔板及微通道接口板的密封连接，避免了液体泄漏；并且硅胶材质能够承受较高的工作温度而不会失效，使用寿命长。
附图说明
29.图1为实施例1所述的试验装置的整体装配结构示意图；
30.图2为实施例1所述的试验装置中的射流冲击接口板结构示意图；
31.图3为实施例1所述的试验装置中的射流冲击隔水层板结构示意图；
32.图4为实施例1所述的试验装置中的射流冲击孔板结构示意图；
33.图5为实施例1所述的试验装置中的微通道隔水层板结构示意图；
34.图6为实施例1所述的试验装置中的试验件上的换热微通道结构示意图；
35.图7为实施例1所述的试验装置中的试验件的环形凹槽结构示意图；
36.图8为实施例1所述的试验装置中的微通道接口板结构示意图；
37.图9为实施例1所述的试验装置中的集热块结构示意图；
38.图10为实施例1中的换热微通道的流动沸腾示意图；
39.图11为实施例2中的换热器与现有的开放式微通道换热器的换热能力对比结果图。
40.其中，1射流冲击接口板，2射流冲击隔水板，3射流冲击孔板，4微通道隔水板，5试验件，6微通道接口板，7集热块；11视窗凹槽，12管路接口，13第一紧固螺栓孔；21射流通槽，22第二紧固螺栓孔；31射流冲击孔，32第三紧固螺栓孔；41工作介质通道，42第四紧固螺栓孔；51换热微通道，52环形凹槽，53第一电偶安装孔；61压力计安装口，62第五紧固螺栓孔，
63凹台，64试验件安装槽，65流体稳压槽，66工质进口；71导热柱，72第二电偶安装孔，73第六紧固螺栓孔，74加热体安装孔。
具体实施方式
41.为了使本发明所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。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。
42.实施例1
43.如附图1-9所示，本实施例1提供了一种微通道相变传热试验装置，包括从上到下依次连接的射流冲击接口板1、射流冲击隔水板2、射流冲击孔板3、微通道隔水板4、试验件5、微通道接口板6及集热块7。
44.射流冲击接口板1的中部设置有视窗凹槽11，视窗凹槽11与试验件5上的换热微通道51上下正对设置；视窗凹槽11处用于安装拍摄设备，用于观察相变传热过程中换热微通道51的内部流型；优选的，拍摄设备采用高速摄像机或高速相机；射流冲击接口板1上还设置有管路接口12，管路接口12偏离射流冲击接口板1的中心设置；管路接口12的一端与射流源连接，另一端与射流冲击孔31连通。
45.射流冲击隔水板2设置在射流冲击接口板1与射流冲击孔板3之间，射流冲击隔水板2上设置有射流通槽21，射流通槽21的一端与管路接口12连通，另一端与射流冲击孔板3上的射流冲击孔31连通。
46.射流冲击孔板3上设置有若干射流冲击孔31，若干射流冲击孔31均匀设置在射流冲击孔板3的中心部位，射流冲击孔31的上端与射流冲击接口板1上的视窗凹槽11正对设置，射流冲击孔31的下端与试验件5上的换热微通道51正对设置；射流冲击孔31的上端与射流通槽21连通，下端与试验件5上的换热微通道51连通；利用射流通槽21将管路接口12中引入的微喷射流接入射流冲击孔31中，并通过射流冲击孔31进入换热微通道51。
47.微通道接口板6上设置有试验件安装槽64，试验件5配合设置在试验件安装槽64中；其中，试验件安装槽64中设置有凹台63，试验件5配合设置在试验件安装槽64的凹台63上，且试验件5的上表面与微通道接口板6的上表面平齐设置，凹台63用于为换热板安装槽64提供了安装空间和支撑条件。
48.试验件5的上表面上设置有换热微通道51，试验件5的底端设置有环形凹槽52，环形凹槽52位于换热微通道51的下方外侧；利用环形凹槽52将试验件的下端部分与微通道接口板6隔离；尽可能减少了换热微通道与微通道接口板之间的接触，一方面减少了微通道接口板的热传导，另一方面便于对微通道壁面温度的采集测量；环形凹槽52的内壁上设置有第一电偶安装孔53，第一电偶安装孔53用于安装热电偶，用于对换热微通道的温度进行采集测量。
49.微通道隔水板4设置在射流冲击孔板3及微通道接口板6之间，微通道隔水板4上开设有工作介质通道41，换热微通道51位于工作介质通道41的中部；换热微通道51采用开放微通道，包括若干相互平行的换热翅片，换热翅片的延伸方向与工作介质通道41的长度方向相同。
50.微通道接口板6还设置有工质进口66、两个流体稳压槽65及工质出口，工质进口66
的一端与工作介质源进口连接，另一端与工作介质通道41的一端连通；工作介质通道41的另一端与工质出口连通；微通道接口板6上还设置在集热块安装槽，集热块安装槽正对换热板安装槽64设置，集热块7安装在集热块安装槽中，集热块7的导热端与微通道换热板5紧密接触。
51.两个流体稳压槽65分别设置在换热板安装槽64的两侧，且分别位于工质进口66或工质出口与工作介质通道之间；其中，第一个流体稳压槽的一端与工质进口66连通，第一个流体稳压槽的另一端与工作介质通道41的一端连通；第二个流体稳压槽的一端与工作介质通道41的另一端连通，第二个流体稳压槽的另一端与工质出口连通。
52.微通道接口板6的两个流体稳压槽65，工质进口提供的工作介质先在其中一个流体稳压槽中进行聚集，并充分混合后，在流过试验件5，此时从工质进口66进入的工作介质与从射流冲击孔板3提供的微喷射流同时作用在试验件5上，随后经过另一个的流体稳压槽混合后离开微通道接口板6。
53.每个流体稳压槽65处分别设置有压力计安装口61，压力计安装口61中安装有薄膜压力计，用于对流体稳压槽65中的流动工质的压力进行采集测量。
54.集热块7包括导热柱71及集热块本体，导热柱71设置在集热块本体的上端；导热柱71的上端贯穿集热块安装槽后，并伸入试验件安装槽64中，导热柱71的上端与微通道换热板5紧密贴合；导热柱71的下端与集热块本体固连，导热柱71的侧壁上均匀设置有多个第二电偶安装孔72，每个第二电偶安装孔72中分别设置有热电偶，用于对导热柱71不同位置的温度进行实时采集；集热块本体上设置有若干加热体安装孔74，加热体安装孔74中设置有加热体，加热体用于模拟实际待散热元件；其中，实际待散热元件可以为芯片。
55.本实施例所述的微通道相变传热试验装置的使用方法，包括以下步骤：
56.步骤1、将微通道换热装置的各组成部件按要求组装成型，并进行外部管路连接；其中，进行外部管路连接时，具体为：将微通道接口板上的工质进口与工作介质源的出口连接，将微通道接口板上的工质出口与工作介质源的进口连接，将射流冲击孔与射流源连接。
57.步骤2、开启工作介质源及射流源，使工作介质源及微喷射流在换热装置中流通；在集热块中按要求设置加热体，并将高速摄像机与led照明设备对准视窗凹槽，高速摄像机与计算机相连接，并将拍摄结果传回计算机；其中，采用在集热块本体下方安装电加热棒；将导热柱上端均匀涂抹液态金属，上端伸入微通道接口板中，并与试验件紧密接触；微通道接口板上的两个压力计安装口安装薄膜压力计，薄膜压力计与导热柱上的热电偶同计算机相连接，用以提供数据采集。
58.步骤3、在实验开始时，通过调节控制阀门，控制流经装置的工质体积流量，使其保持在一个恒定的数值，然后通过对集热块中的加热棒进行供电从而产生热量，用以模拟实际芯片的热流，此时记录集热块上安装的热电偶温度数值与薄膜压力计；
59.经过一段时间的运行后，工况稳定，通过记录稳定工况的体积流量及加热功率下的热电偶温度数值，并由傅里叶导热定律，计算出试验件的热流密度与壁面温度，从而得以评估试验件的换热性能；与此同时，对准视窗凹槽的高速摄像机，同时会拍摄下在此工况下的微通道内的流型，用以分析换热能力得以强化的机理。
60.步骤4、步骤3中测量出一组工况的情况下，对该组工况进行2次重复以减少误差，避免错误，经过多次测量后获得试验数据。
61.步骤5：在停止实验时，首先停止对加热棒进行供热；同时不关闭流量控制阀，使得流体继续在装置中流动，从而带走热量，当集热体上导热柱的温度下降到室温时，关闭控制阀与设备，在检查环路关闭后，结束试验。
62.以下对本实施例所述的微通道换热器装置的结构特征进行具体说明。
63.本实施例1中，射流冲击接口板1采用一整块高透明且清晰的有机玻璃制作而成，射流冲击接口板1的整体尺寸特征为：长
×
宽
×
高＝90mm
×
40mm
×
10mm；射流冲击接口板1的正中央设置视窗凹槽11，视窗凹槽11的尺寸特征为：长
×
宽
×
深＝15mm
×
15mm
×
5mm；视窗凹槽11处用于安装拍摄设备，提供了用以可视化观察微通道内部流型的视窗；采用将视窗凹槽11低于射流冲击接口板1的上表面设置，避免了在装置装配或运输过程中的观察窗口的磨损，确保了可视化观察过程的清晰程度；同时，通过设置视窗凹槽11有效减小了由于有机玻璃厚度带来的折射，进一步提高了可视化观察的清晰程度；通过在射流冲击接口板1上设置管路接口12，利用管路接口12连接射流源的工作管路，管路接口12的规格为npt1/4接口。
64.射流冲击隔水板2采用一整块硅胶制作而成，硅胶具有软性可压缩的特点，射流冲击隔水板2的整体尺寸特征为：长
×
宽
×
高＝90mm
×
40mm
×
5mm；射流冲击隔水板2的正中央开设射流通槽21，射流通槽21的尺寸特征为：长
×
宽
×
深＝40mm
×
10mm
×
5mm；通过设置射流通槽21，与射流冲击接口板1上的管路接口配合，形成射流通路；同时，实现对射流接口板1与射流冲击孔板3之间缝隙的密封，避免液体泄漏。
65.射流冲击孔板3采用一整块高透明且清晰的有机玻璃制作而成，射流冲击孔板3的整体尺寸特征为：长
×
宽
×
高＝90mm
×
40mm
×
2mm；在射流冲击孔板3的正中央设置有21个射流冲击孔31；21个射流冲击孔分七排，每排三个设置，每个射流冲击孔31的直径为0.4mm；通过设置射流冲击孔31，利用射流冲击孔31向换热微通道51提供微喷射流，利用微喷射流冲断换热微通道51中的气泡桥；同时，射流冲击孔板3采用高透明的有机玻璃制作，为可视化的顺利实施提供条件。
66.微通道隔水板4采用一整块硅胶制作而成，硅胶具有软性可压缩的特点，微通道隔水板4的整体尺寸特征为：长
×
宽
×
高＝90mm
×
40mm
×
2mm；微通道隔水板4的正中央开设工作介质通道41，工作介质通道41的尺寸特征为：长
×
宽
×
深＝70mm
×
10mm
×
2mm；通过设置工作介质通道41，其与微通道接口板的相互配合，提供了微通道流动通路；同时，实现对射流冲击板3与微通道接口板6之间缝隙的密封，避免液体泄漏。
67.试验件5整体采用纯铜制作，试验件5的整体尺寸特征为：长
×
宽
×
高＝20mm
×
20mm
×
5mm；试验件5的上表面设置有七个换热翅片，七个换热翅片相互平行，形成换热微通道51；每个换热翅片的尺寸特征为：厚
×
高
×
长＝1mm
×
1mm
×
10mm；试验件5的底端设置环形凹槽52，环形凹槽52的为正方形环形结构的尺寸特征为：宽
×
高
×
长＝2mm
×
2mm
×
10mm；通过设置环形凹槽52尽可能减少了换热微通道与微通道接口板6之间的接触，减少了长时间换热而导致的强烈蓄热；环形凹槽52的内壁上设置有第一电偶安装孔53，第一电偶安装孔53中设置热电偶，用以测定微通道换热板壁面温度；其中，第一电偶安装孔53的直径为5mm。
68.微通道接口板6整体采用低导热系数、低热膨胀系数的合成石制作而成，微通道接口板6的整体尺寸特征为：长
×
宽
×
高＝90mm
×
40mm
×
25mm；微通道接口板6的一端设置工
质进口66，另一端设置有工质出口，用以连接工作介质源的工作环路；其中，工质进口66或工质出口的尺寸规格为npt1/4接口；微通道接口板6的侧面设置有两个压力计安装孔61，用以安装薄膜压力计，以测量流动前后工作介质的压力变化值；两个压力计安装孔61分别与两个流体稳压槽65连通；微通道接口板6的上方正中央设置有试验件安装槽64，且试验件安装槽64的四周设置凹台63；试验件安装槽64的尺寸特征为长
×
宽
×
深＝15mm
×
15mm
×
40mm：凹台63的尺寸特征为长
×
宽
×
深＝20mm
×
20mm
×
3mm；通过设置试验件安装槽64及凹台63，以提供微通道换热板5的安装接口；微通道接口板6的上方两端分别设置两个流体稳压槽65，每个流体稳压槽65的尺寸特征为：长
×
宽
×
深＝20mm
×
20mm
×
10mm；通过设置流体稳压槽65，用以作为换热工作流动前后，进入换热微通道时的工作介质保持稳压和混合。
69.集热块7包括导热柱71及集热块本体，集热块7整体采用纯铜制作而成；其中，导热柱71的尺寸特征为：长
×
宽
×
高＝10mm
×
10mm
×
35mm；集热块本体的尺寸特征为：长
×
宽
×
高＝90mm
×
60mm
×
60mm；导热柱71的上方每间隔5mm位置处，设置有一个第二电偶安装孔72，每个第二电偶安装孔中分别设置有热电偶；其中，每个第二电偶安装孔72的直径为1mm，深度为5mm，通过一维傅里叶导热定理，实现对导热柱71热流密度的计算；集热块本体为集热部分，集热块本体的侧壁上设置有六个直径为10mm的加热体安装孔74，加热体安装孔74中设置有加热体，加热体用于模拟实际待散热芯片；优选的，加热体采用加热棒。
70.本实施例1中，采用在射流冲击接口板1的四周均匀设置有六个第一紧固螺栓孔13，在射流冲击隔水板2的四周均匀设置有六个第二紧固螺栓孔22，在射流冲击孔板3的四周均匀设置有六个第三紧固螺栓孔32，在微通道隔水板4的四周均匀设置有六个第四紧固螺栓孔42，在微通道接口板6的四周均匀设置有六个第五紧固螺栓孔62，在集热块本体的四周均匀设置有四个第六紧固螺栓孔73。
71.其中，第一紧固螺栓孔13、第二紧固螺栓孔22、第三紧固螺栓孔32、第四紧固螺栓孔42、第五紧固螺栓孔62及第六紧固螺栓孔73分别用于提供配套紧固螺栓的安装位置，上述紧固螺栓孔的直径均为6mm；其中，射流冲击接口板1、射流冲击隔水板2、射流冲击孔板3、微通道隔水板4、微通道接口板6及集热块7通过四个紧固螺栓贯穿上述对应四个紧固螺栓孔中；另外，利用两个固定螺栓设置在对应部件中部的两个紧固螺栓孔，将射流冲击接口板1、射流冲击隔水板2、射流冲击孔板3、微通道隔水板4及微通道接口板6紧固密封。
72.工作原理：
73.本实施例1所述的微通道相变传热试验装置，通过将射流冲击接口板1、射流冲击隔水板2、射流冲击孔板3、微通道隔水板4、试验件5、微通道接口板6及集热块7的组装和配合，在试验件5上的换热微通道处形成气泡脱离空间，使得微通道的换热翅片间产生的气泡得以脱离，在换热微通道上方的气泡脱离空间中聚集与增长，使得气泡不与微通道换热翅片相接触，从而使得液体及时补充干涸点。
74.通过射流冲击孔板使得微喷射流得以直接冲击微通道的换热翅片之间，由于射流冲击的冷凝破碎作用，使得换热翅片间的小气泡无法增长聚集，同时无法形成气泡桥，保证了补液通道的顺畅；与此同时，在工作介质的浮力作用下，换热翅片间产生的小气泡逐步迁移到换热翅片顶部增长聚集，然后脱离，整个气泡产生过程不会影响对换热翅片的补液进行；同时，由于微喷射流的冲击存在，使得液体补充过程具有了更强的动力，即使在较高热流密度时，仍然可以使得干涸区域受到液体补充；实现了气泡脱离－液体补充通路的相互
独立，过程的同时进行，有效地提高了换热能力。
75.本实施例1中，将射流冲击接口板同射流冲击隔水板直接相连，射流冲击隔水板中的射流通槽限制了射流流体的流动区域，引导冲击射流从管路接口处通过射流冲击孔板3进入到换热微通道的正上方；同时，通过紧固螺栓的紧固作用使得软性材料硅胶受到压缩，起到了密封作用。
76.微喷射流通过射流冲击孔板3的分液与引导进入到了换热微通道的正上方后，进入换热微通道打断了换热翅片间形成的气泡桥，强化了气泡脱离液体补充干涸点的自发循环过程；同时，采用引入亚冷却射流，使得大气泡冷凝破碎为较小的气泡，减缓了由于过高热流密度而出现的蒸汽毯现象；射流冲击流动与微通道内流动相互混合，提高了流体掺混不仅有利于整体温度均匀性，而且强化了流动换热本身。
77.本实施例1中，微通道隔水层和射流冲击隔水层作用相似，均是限制了流动区域引导了微通道内流体的流动方向，同时在受到紧固螺栓紧固作用时压缩，并产生了密封作用；试验件安装在微通道接口板的试验件安装槽中，该试验件安装槽和试验件在试验进行时会因受热膨胀，又因为试验件本身采用纯铜制造膨胀系数远大于微通道接口制作材料合成石，两者在受热时进行膨胀挤压，实现了密封；导热柱的上端面在涂抹导热金属，同时由导热硅脂围堰后与试验件的下表面紧密相连，实现热量传递。
78.本实施例1中，通过引入冲击射流，有效地打断了气桥的产生，使得换热翅片之间的气泡在难以聚集，而有效地强化了补液过程，气泡的增长在微通道翅片顶端进行，实现了气泡脱离与液体补充相互独立互不干扰的技术构想。
79.实施例2
80.实施例2提供了一种微通道换热器，实施例2与实施例1的结构及原理大致相同，不同之处在于：采用将实施例1中的试验件替换为微通道换热板，将集热块替换为待散热元件；具体如下：
81.本实施例2所述的一种微通道换热器，包括从上到下依次连接的射流冲击接口板1、射流冲击隔水板2、射流冲击孔板3、微通道隔水板4、微通道换热板及微通道接口板6；射流冲击孔板3上均匀设置有若干射流冲击孔31，射流冲击孔31与射流源连接；微通道接口板6上设置有换热板安装槽，微通道换热板配合设置在换热板安装槽中，微通道换热板的上表面设置有换热微通道51；换热微通道51采用开放微通道，并正对射流冲击孔31设置。
82.微通道隔水板4上开设有工作介质通道41，换热微通道51位于工作介质通道41的中部；微通道接口板6上还设置有工质进口66及工质出口；工质进口66的一端与工作介质源进口连接，另一端与工作介质通道41的一端连通；工作介质通道41的另一端与工质出口连通；微通道接口板6上还设置在散热元件安装槽，散热元件安装槽正对换热板安装槽设置，用于安装待散热元件；待散热元件与微通道换热板紧密贴合。
83.射流冲击接口板1设置在射流冲击孔板3的上方，射流冲击隔水板2设置在射流冲击接口板1与射流冲击孔板3之间；射流冲击接口板1上设置有管路接口12；管路接口12的一端与射流源连接，另一端与射流冲击孔31连通；射流冲击隔水板2上设置有射流通槽21，射流通槽21的一端与管路接口12连通，另一端与射流冲击孔板3上的射流冲击孔31连通。
84.射流冲击隔水板2及微通道隔水板4均采用硅胶制作而成；其中，射流冲击隔水板2的上下两侧分别与射流冲击接口板1和射流冲击孔板3密封连接；微通道隔水板4的上下两
侧分别与射流冲击孔板3和微通道接口板6密封连接。
85.微通道接口板6上还设置有两个流体稳压槽65，两个流体稳压槽65分别设置在换热板安装槽的两侧；其中，第一个流体稳压槽的一端与工质进口66连通，第一个流体稳压槽的另一端与工作介质通道41的一端连通；第二个流体稳压槽的一端与工作介质通道41的另一端连通，第二个流体稳压槽的另一端与工质出口连通。
86.本实施例2所述的微通道换热器的细节内容详见实施例1关于对微通道相变传热试验装置的描述，此处不再赘述。
87.试验结果
88.如附图10所述，附图10中给出了实施例1中所述的微通道相变传热试验装置中换热微通道在不同体积流量下流动沸腾曲线示意图；从附图10中可以看出，实施例1中的临界热流密度可以达到546w/cm2，而该过程中，如核态沸腾(nucleate boiling)曲线所示，换热翅片间产生的大气泡会被射流冲击冷凝粉碎，小气泡会迁移到翅片顶部进行增长从而不阻止液体补充；而临界热流密度(chf)曲线所示，由于气化过于剧烈，产生的气泡足够大，冲击射流已经无法粉碎大气泡，从而在换热翅片间形成蒸汽桥，最终形成气体栓塞，此时认为达到临界热流密度，当从可视化实验中观察到此种流型时，记录此时工况，并认为此时热流密度作为临界热流密度。
89.如附图11所示，附图11给出了实施例2中的换热器与现有的开放式微通道换热器的换热能力对比结果图；从附图11中可以看出，就微通道换热板本身换热能力而言，可以高达546w/cm2，而和已有技术的开放式歧管微通道换热器相比，均以去离子水作为试验介质，实施例2中仅采用50ml/min的流量就可以达到已有技术中333ml/min的技术水平，而采用有效地减少了泵功降低了压力损失。
90.本发明所述的微通道相变传热试验装置及微通道换热器，受到池沸腾的“微循环”过程启发，并将其应用在开放式微通道上，通过微喷射流提供补液动力，使得气泡在换热微通道内部产生，但在微喷射流冲击到底部并沿换热翅片的壁面向上反射的过程中，将小气泡推离微通道，使得气泡在换热翅片顶部聚集并增长，保证了微通道始终处于液体浸润状态；而气泡在换热翅片上方生长并聚集，并被微通道内的流体推出通道，实现“气体排出”与“液体补充”的两个过程相互独立且通畅。
91.本发明中，将微通道与微喷射流相结合，将微喷射流引入开放式微通道中，亚冷却射流一方面保证了微通道内侧壁间大气泡因受到冷却而冷凝坍塌，防止了“气桥”的出现；另一方面，微喷射的引入增强了补液的动力，克服了池沸腾过程中由于为了保证充分利用相变传热生成大气泡，而采用较宽设计微通道带来的补液距离增长，而使得补液效果较差的问题。
92.上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的实施方式之一，本发明所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。