一种内置记忆合金弹簧的智能细通道换热器
技术领域
本发明涉及细通道换热器技术领域，具体涉及一种内置记忆合金弹簧的智能细通道换热器。
背景技术
工业中电力和电子部件趋向于高功耗和微型化方面发展，具有更高传热性能和更紧凑的换热装置越来越受到欢迎。因此，很多研究者致力于研发适用于微细通道换热器的强化传热技术，以进一步强化其传热性能。
水力直径在200μm和3mm之间的通道为细通道，微细通道换热器传热性能的改善方式往往是由常规尺度通道演变过来的。换热器内插入螺旋线圈是一种常见的改善传热的方式，螺旋线圈能够破坏边界层，从而强化传热。研究表明，内置螺旋弹簧时的传热系数比无弹簧时要大。Orhan Keklikcioglu等人研究发现，同一弹簧外径的情况下，传热速率随着节距的减小有所增大。
记忆合金(SMA)是一种在一定温度范围下发生塑性形变后，在另一温度范围又能恢复原来宏观形状的特殊金属材料。由于记忆合金在加热时会可产生很大的驱动力和位移,并且记忆合金响应时间短，因此SMA被视为很有潜力的新型驱动装置。记忆合金根据其组分不同，可具有超弹性、温控记忆效应等多种特性。记忆合金的超弹性体现在在外力作用下，形状记忆合金具有比一般金属大的多的变形恢复能力，即加载过程中产生的大应变会随着卸载而恢复。温控记忆效应则是具有一个转变温度，初始状态时，温度低于转变温度。施加外力将其变形后，通过将温度提高到临界温度，记忆合金会产生一个较大的恢复力，使其恢复到初始状态。
虽然很多学者对微细通道换热器做了大量的研究，但现有的换热器往往不能够自适应的改变结构来调控换热效果，当工作条件发生变化时，只能够通过控制冷却流体的流量、温度等参数来改善传热的效果，过程繁琐，且不够智能。
发明内容
本发明针对上述存在的问题和现状，提出了一种结构紧凑，应用面广的内置记忆合金实现弹簧节距的智能改变改善传热效果的细通道换热器。
为了解决上述的技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种内置记忆合金弹簧的智能细通道换热器，包括：换热器基板、超弹合金丝、温控记忆合金弹簧及螺钉；所述换热器基板上设有冷却流体入口、冷却流体出口、螺纹孔及多个通道；
所述冷却流体入口和冷却流体出口对称布置于换热器基板长度方向的两端，并沿着换热器基板的宽度方向延伸；所述通道连通冷却流体入口和冷却流体出口，并且多个通道沿着换热器基板的宽度方向间隔设置；
所述温控记忆合金弹簧设置在通道内，并且其两端分别连接有所述超弹合金丝的一端，超弹合金丝的另一端通过螺钉与螺纹孔固定连接。
在一较佳实施例中：所述超弹合金丝在外力作用下，有大于一般金属的变形恢复能力。
在一较佳实施例中：低于形状记忆转变温度时，所述温控记忆合金弹簧的刚度小于超弹合金丝，达到形状记忆转变温度时，所述温控记忆合金弹簧的刚度大于超弹合金丝。
在一较佳实施例中：所述温控记忆合金弹簧的线截面形状包括但不限于圆型、矩形，三角形。
在一较佳实施例中：所述温控记忆合金弹簧的节距随着外部热源温度的改变而改变，以调控换热器的换热效果。
在一较佳实施例中：所述温控记忆合金弹簧的节距的改变的程度与温差成正比。
本发明的原理是：在一定范围内，温控记忆合金的刚度与温度成正比。初始状态时，由于所述温控记忆合金弹簧的刚度低于所述超弹合金丝，所述温控记忆合金弹簧在超弹合金丝的作用下拉伸变形；当外部热源温度升高，温控记忆合金弹簧温度随之而升高后会产生较大的形状恢复力，超弹合金丝在施加的载荷作用下发生形变，弹簧节距减小，换热效果增强；由于具有了更好的换热效果，换热器温度得以下降，温控记忆合金弹簧温度随之下降后，刚度降低，施加在超弹合金丝上的载荷消失，超弹合金丝恢复初始状态的同时使温控记忆合金弹簧节距减小，恢复初始状态。
相较于现有技术，本发明的有益效果是:
本发明提供了一种内置记忆合金弹簧的智能细通道换热器，内置螺旋温控记忆合金弹簧能够增加传热系数，在同一弹簧外径的情况下，传热速率随着节距的减小有所增大。内置温控记忆合金的弹簧节距会随着外部热源温度的改变做出智能响应，从而调控换热器的换热效果。当热源加热功率变大，弹簧节距减小，换热效果增强，更好的传热效果使热源温度降低到原来的水平。另一方面，得益于在一定范围内，温控记忆合金的刚度与温度成正比，更高的温度能够带来记忆合金弹簧节距更大的改变，这意味这通过合理选择记忆合金弹簧的参数，能够实现不同热源加热功率下，电子元器件温度的恒定，使换热器的智能调控成为可能。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例的局部爆炸示意图。
图3为本发明实施例的局部连接示意图。
图4为本发明实施例的俯视图。
图5为本发明实施例的超弹合金丝的结构示意图。
图6为本发明实施例的冷却液体流向示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参照图1-图6，本发明公开一种内置记忆合金弹簧的智能细通道换热器，通过内置记忆合金实现弹簧节距的智能改变改善传热效果。包括：换热器基板1、超弹合金丝2、温控记忆合金弹簧3及螺钉4；所述换热器基板1上设有冷却流体入口6、冷却流体出口7、螺纹孔8及多个通道5；
所述冷却流体入口6和冷却流体出口7对称布置于换热器基板1长度方向的两端，并沿着换热器基板1的宽度方向延伸；所述通道5连通冷却流体入口6和冷却流体出口7，并且多个通道5沿着换热器基板1的宽度方向间隔设置；
所述温控记忆合金弹簧3设置在通道5内，并且其两端分别连接有所述超弹合金丝2的一端，超弹合金丝2的另一端通过螺钉4与螺纹孔8固定连接。
本实施例中，所述通道5的截面为边长为2mm的正方形，长度为120mm。
所述超弹合金丝2线径为0.2mm，具有超弹性，加载过程中产生的大应变会随着卸载而恢复。所述精密螺钉4与所述换热器基板1上的螺纹孔8螺纹连接，所述超弹合金丝2通过精密螺钉固定于换热器基板1上。所述温控记忆合金弹簧3具有温控记忆效应，线径为0.3mm，线截面为圆形，外径为1.8mm，置于换热器基板1上的通道5中央。
初始状态时，所述温控记忆合金弹簧3刚度较小，在超弹合金丝2的作用下拉伸变形；当外部热源功率发生改变温度升高时，温控记忆合金弹簧3的温度随之而升高后会产生较大的形状恢复力，超弹合金丝2在施加的载荷作用下发生形变，温控记忆合金弹簧3得节距减小，换热效果增强；由于具有了更好的换热效果，换热器温度得以下降，温控记忆合金弹簧3温度随之下降后，刚度降低，施加在超弹合金丝2上的载荷消失，超弹合金丝2恢复初始状态的同时使温控记忆合金弹簧3得节距减小，恢复初始状态。
内置温控记忆合金弹簧3的节距会随着外部热源温度的改变做出智能响应，从而调控换热器的换热效果。通过合理选择记忆合金弹簧的参数，能够实现不同加热功率下，热源温度的恒定。本实施例的细通道换热器结构紧凑，可应用于各种微电子器械及光学电子元器件的冷却散热以及温度智能调控。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
