一种基于渗透压差原理的被动发汗冷却设备

本技术属于发汗冷却设备，更具体地，涉及一种基于渗透压差原理的被动发汗冷却设备。

背景技术：

1、随着航空技术的进步和航空工业的发展，人们对飞行器性能、效率等要求也越来越高。在飞行中，受气流摩擦、引擎燃烧等因素影响，飞行器迎风部位的温度升高会对飞行器的结构和器件造成损伤和热应力，甚至增加出现事故的风险。而因发汗冷却技术具有高效传热传质冷却能力，在航空航天等领域被人们广泛应用。

2、现有的发汗冷却技术多为主动冷却技术，需采用动力设备向冷却主体泵入冷却剂，进而对动力设备的性能也提出了一定的要求。因此现有装置的建设及运行成本较高。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服已有技术存在的问题，提供一种基于渗透压差原理的被动发汗冷却设备，具备低冷却剂泵送功率及高冷却效率的特性。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案如下：

3、本实用新型的一种基于渗透压差原理的被动发汗冷却设备，包括储罐装置和基质空腔，所述的基质空腔包括上部腔体以及顶部和上部腔体底壁中间连通的基质管道，所述的基质管道的下端与供液管道的出口连通，所述的供液管道的底部插入储罐装置设置，在位于所述的储罐装置内的供液管道进口处封堵有管内半透膜，所述的基质空腔的上部腔体的顶面为凹凸交替结构，所述的凹凸交替结构的凸起部分为散热肋，在每个所述的散热肋左右侧壁上均开有豁口，在所述的豁口内嵌有侧壁半透膜，所述的凹凸交替结构的凹槽部分为排汽通道；

4、基质空腔内为高渗透压的混合溶液，所述混合溶液由基质溶液与冷却剂组成，所述混合溶液内的基质溶液为大分子、高比热容、不易挥发且不能透过侧壁半透膜的溶液，供液管道下部的管内半透膜完全浸入储罐装置的冷却剂流体内部，所述储罐装置内部的冷却剂为小分子，高比热容且可通过管内半透膜的液态流体；所述管内半透膜以及侧壁半透膜为无机膜或者超滤膜；

5、在散热肋顶部吸热蒸发的冷却剂蒸汽穿过散热肋侧面的侧壁半透膜至排汽通道，排汽通道与外界环境连通，使冷却剂蒸汽排至外界环境。

6、与现有技术相比，本实用新型的优势在于：

7、1.本实用新型基于渗透压差原理的被动发汗冷却设备中，冷却剂吸热蒸发后由散热肋顶部的半透膜排出，该处基质空间内基质溶液浓度升高，保证了基质空间内部渗透压差持续存在，冷却剂分子可在基质空间内高效传输。

8、2.在设备运行时，冷却剂蒸发后散热肋处的基质溶液产生的渗透压等于冷却剂供液管道对储罐内冷却剂的吸引力，供液管道可自发调节冷却剂供应量。

9、3.本实用新型具有结构简单，冷却效率高，泵送功率低等特点，可用于完成高热通量设备、航空航天等领域的冷却工作。

技术特征：

1.一种基于渗透压差原理的被动发汗冷却设备，其特征在于：包括储罐装置和基质空腔，所述的基质空腔包括上部腔体以及顶部和上部腔体底壁中间连通的基质管道，所述的基质管道的下端与供液管道的出口连通，所述的供液管道的底部插入储罐装置设置，在位于所述的储罐装置内的供液管道进口处封堵有管内半透膜，所述的基质空腔的上部腔体的顶面为凹凸交替结构，所述的凹凸交替结构的凸起部分为散热肋，在每个所述的散热肋左右侧壁上均开有豁口，在所述的豁口内嵌有侧壁半透膜，所述的凹凸交替结构的凹槽部分为排汽通道；

2.根据权利要求1所述的基于渗透压差原理的被动发汗冷却设备，其特征在于：所述的基质溶液为溴化锂溶液，所述的混合溶液中的冷却剂以及储罐装置中的冷却剂为液态水。

3.根据权利要求1或者2所述的基于渗透压差原理的被动发汗冷却设备，其特征在于：所述的上部腔体为盘形结构。

技术总结本技术公开了一种基于渗透压差原理的被动发汗冷却设备，包括散热肋、排汽通道、供液管道、半透膜、基质空腔和储罐装置。所述的散热肋侧壁嵌有半透膜；所述排汽通道布置在散热肋两侧，冷却剂蒸汽可由此流至装置外部；所述供液管道的端部被半透膜封堵；所述基质空腔包括上部腔体以及顶部和上部腔体底壁中间连通的基质管道。本技术基于植物细胞通过渗透压差吸排水的原理。在冷却高热通量设备时，散热肋处冷却剂吸热蒸发，基质溶液产生的渗透压等于供液管道对储罐内冷却剂的吸引力，该技术可自发调节并抽吸储罐装置内的吸冷却剂，运行成本低、冷却效率高、应用范围广等特点被实现。技术研发人员：曹为学,张旭东,张苡宣,邵天琦受保护的技术使用者：天津城建大学技术研发日：20230917技术公布日：2024/5/27