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電流體力學(xué)傳導(dǎo)泵的制作方法

文檔序號:7379984閱讀:574來源:國知局
專利名稱:電流體力學(xué)傳導(dǎo)泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明一般涉及電流體力學(xué)泵的領(lǐng)域,尤其涉及一種電流體力學(xué)傳導(dǎo)泵,該傳導(dǎo)泵尤其適用于等溫的和非等溫的單相液體的大量輸送。
背景技術(shù)
電流體力學(xué)(EHD)現(xiàn)象涉及在絕緣的流體介質(zhì)中的電場和流場的相互作用。該電場和流場之間的相互作用可以包括由帶電體的力引起的流動。一般地說,有3種根據(jù)庫侖力操作的EHD泵感應(yīng)泵,離子牽引泵以及純傳導(dǎo)泵。
EHD感應(yīng)泵依賴于感應(yīng)電荷的產(chǎn)生。該電荷感應(yīng)是在具有電場的情況下由于流體的電導(dǎo)率的非均勻性而發(fā)生的。電導(dǎo)率的非均勻性可以由不均勻的溫度分布與/或流體的非均質(zhì)性例如在兩相流體中引起的。因此,感應(yīng)泵不能用于等溫的流體中。
離子牽引泵可以用于在等溫的流體中產(chǎn)生空間電荷。離子牽引泵一般包括在金屬/液體界面的離子注入,用于在等溫的液體中產(chǎn)生空間電荷。不過,離子牽引泵是不希望的,因為其可以使工作流體的電性能變劣。

發(fā)明內(nèi)容
因而,需要一種改進(jìn)的EHD泵機(jī)構(gòu),其提供一種等溫的介電液體泵作用以及等溫和不等溫的單相液體泵作用。本發(fā)明提供一種能夠克服現(xiàn)有的泵系統(tǒng)的缺點的EHD傳導(dǎo)泵。
按照本發(fā)明的一個實施例,一種EHD傳導(dǎo)泵包括EHD泵部分和相關(guān)的連接管道。在該泵部分中電極被串聯(lián)地設(shè)置。該電極和高壓低電流的直流電源相連,并且一個正極性的直流電壓被加到該電極上。該電極可以具有三針結(jié)構(gòu)、空管結(jié)構(gòu)或者銷-針結(jié)構(gòu)。
EHD傳導(dǎo)泵的一個主要優(yōu)點在于,只利用EHD泵吸機(jī)制便可以泵吸等溫的介電流體,而不需直接的電荷注入。這種簡單的結(jié)構(gòu)、無機(jī)械、重量輕、通過改變所加電場便能快速地控制性能、以及低的功率消耗是EHD傳導(dǎo)泵應(yīng)用的全部優(yōu)點。本發(fā)明的可能的應(yīng)用包括,在有重力和無重力的情況下,在兩相系統(tǒng)(例如毛細(xì)管泵循環(huán)和熱管)中的EHD泵吸工作流體(液相)。
從下面的附圖和詳細(xì)說明本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地看出其它的技術(shù)優(yōu)點。


為了更完整地理解本發(fā)明及其優(yōu)點,現(xiàn)在參照附圖進(jìn)行如下的說明,其中圖1是純傳導(dǎo)泵機(jī)構(gòu)的示意圖;圖2是靜止的EHD泵的示意圖;圖3是裝配的三針高壓電極和環(huán)形接地電極(示出了兩對)的示意圖;圖4是裝配的空管高壓電極和環(huán)形接地電極(示出了兩對)的示意圖;圖5是裝配的銷-針高壓電極和環(huán)形接地電極(示出了兩對)的示意圖;圖6是表示利用三針高壓電極結(jié)構(gòu)的作為施加的電壓的函數(shù)產(chǎn)生的壓力的曲線;圖7是表示利用三針高壓電極結(jié)構(gòu)的作為施加的電壓的函數(shù)的電流的曲線;圖8是表示利用空管高壓電極結(jié)構(gòu)的作為施加的電壓的函數(shù)產(chǎn)生的壓力的曲線;圖9是表示利用空管高壓電極結(jié)構(gòu)的作為施加的電壓的函數(shù)的電流的曲線;以及圖10是3個高壓電極結(jié)構(gòu)利用其中的5對的作為施加的電壓的函數(shù)產(chǎn)生的壓力的曲線。
具體實施例方式
在等溫液體中,只有作為作用到自由電荷上的力的庫侖力可以貢獻(xiàn)于永久的電流體力學(xué)運動。在沒有直接電荷注入的情況下,由于和在電極附近的有限厚度的異號電荷層相關(guān)的電荷而實現(xiàn)泵作用,該電極基于中性電解物質(zhì)的分解作用和產(chǎn)生的離子的重新組合。這種類型的泵作用被稱為純傳導(dǎo)泵作用。這里利用3種不同的電極結(jié)構(gòu)通過試驗來研究傳導(dǎo)泵作用的機(jī)理。利用很低的電功率要求產(chǎn)生足夠高的壓力頭,這使得EHD傳導(dǎo)泵作用在某些應(yīng)用中具有吸引力,例如在毛細(xì)管泵循環(huán)和熱管中。
符號表E=電場F=施加于流體上的電力I=電流R=泵作用部分的半徑V=電壓fe=帶電體的力密度q=電荷密度r0=高壓電極的半徑ε=介電常數(shù)ρ=流體密度上標(biāo)+正離子-負(fù)離子引言電流體力學(xué)(EHD)現(xiàn)象涉及在絕緣流體介質(zhì)中的電場和流場的相互作用。這個在電場和流場之間的相互作用可以引起由帶電體的力產(chǎn)生的流動運動。作用到分子上的帶電體的力可以用下式[1]表示fe=qE-12E2▿ϵ+12▿[E2(∂ϵ∂p)Tp]----(1)]]>第一項代表庫侖力,其是作用到電場中的自由電荷上的力。第二和第三項代表作用到極化的電荷上的極化力。對于可壓縮流體,第三項,即電致伸縮項,是唯一相關(guān)的項。因而,EHD泵要求在流體內(nèi)具有自由空間電荷或者介電常數(shù)梯度。在等溫的單相流體中,ε消失,使得庫侖力成為產(chǎn)生永久的EHD運動的唯一機(jī)制。
有3種根據(jù)庫侖力操作的EHD泵感應(yīng)泵,離子牽引泵以及純傳導(dǎo)泵。EHD感應(yīng)泵作用依賴于感應(yīng)電荷的產(chǎn)生。該電荷感應(yīng)是在具有電場的情況下由于流體的電導(dǎo)率的非均勻性而發(fā)生的。電導(dǎo)率的非均勻性可以由不均勻的溫度分布與/或流體的非均質(zhì)性(例如在兩相流體中)引起。因此,這種泵作用機(jī)制不能用于等溫的流體中。有兩種主要的機(jī)制用于在等溫流體中產(chǎn)生空間電荷。第一種機(jī)制和在金屬/液體界面的離子注入有關(guān),并且相關(guān)的泵作用被稱為離子牽引泵作用。不過,離子牽引泵作用是不希望的,因為其可以使工作流體的電性能變劣。第二種機(jī)制和在電極附近的有限厚度的異號電荷層相關(guān),該電極基于中性電解物質(zhì)的分解作用和產(chǎn)生的離子的重新組合[2]。這種類型的泵作用被稱為純傳導(dǎo)泵作用。這里使用的傳導(dǎo)這個術(shù)語表示一種電流的機(jī)制,其中不通過從電極注入來產(chǎn)生帶電的載體,而通過在流體內(nèi)的分子的分解產(chǎn)生。在離子牽引泵作用和純傳導(dǎo)泵作用之間的可視的差別是流動的方向。在一般的離子牽引泵中,對發(fā)射極(例如尖針)加上高電壓,并且集電極(例如環(huán)形電極)接地。在這種情況下,流動方向?qū)母唠妷旱陌l(fā)射極朝向接地的集電極。對于具有這種特定結(jié)構(gòu)的純傳導(dǎo)泵作用施加的相反,其流動的方向?qū)慕拥仉姌O朝向高壓電極。不過,應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào),該流動方向取決于電極(高壓和接地電極)的結(jié)構(gòu)。對于純傳導(dǎo)泵作用,需要具有相當(dāng)大的曲率半徑的電極。此外,為了減少在純傳導(dǎo)泵作用中的離子注入的影響,電極,特別是高壓電極不應(yīng)當(dāng)包括任何的尖端點或邊沿。
本發(fā)明通過純傳導(dǎo)現(xiàn)象說明EHD泵作用。在這個領(lǐng)域中迄今為止作了非常有限的工作,并且在這個領(lǐng)域中發(fā)表的大多數(shù)論文一直錯誤地假定電致伸縮力(式1中的第三項)是在等溫流體中產(chǎn)生凈流動的原因。如上所述,這個問題近年來由Atten和Seyed-Yagoobi所作的工作澄清并解決了[2]。本發(fā)明的一個應(yīng)用是一種用于在微重力環(huán)境下操作的兩相循環(huán)的EHD泵(例如毛細(xì)管泵吸循環(huán)或熱管)。該泵將被安裝在從冷凝器部分到蒸發(fā)器部分的液體返回通路(等溫液體)中。這種簡單的結(jié)構(gòu)、無機(jī)械、重量輕、通過改變所加電場便能快速地控制、以及低的功率消耗是EHD應(yīng)用的全部優(yōu)點。不過,應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到,這種技術(shù)確實可以應(yīng)用于等溫的和非等溫的單相液體。
理論回顧一般地說,在一個寬的施加電壓的范圍內(nèi),I對V的曲線是高度地非線性的,并且可以被分成3個不同的狀態(tài)。在低電場狀態(tài)下,觀察到線性行為,這主要是由于被溶解的電解雜質(zhì)引起的[3]。如果液體含有非常少量的離子(例如由于雜質(zhì)),則在固體表面上的靜電荷將吸引液體中的平衡離子。在固體表面上的電荷以及在液體中的平衡電荷的重排列被稱為雙電層。因為靜電的相互作用,在固體表面附近的離子濃度大于遠(yuǎn)離固體表面的大量液體中的離子濃度。緊挨固體表面,具有一層被牢固地吸引在固體表面上不能運動的離子。這個層被稱為致密層,并且一般大約0.5納米厚。從致密層到均勻的大量液體,離子濃度被逐漸減少到大量液體的離子濃度。這個區(qū)域的離子受靜電的相互作用的影響較小,并且可以運動。這一層被稱為雙電層中的擴(kuò)散層。擴(kuò)散層的厚度取決于大量的離子濃度和液體的電性能[4]。在這種低電場狀態(tài)下,傳導(dǎo)主要是因為由分解的分子產(chǎn)生的正離子和負(fù)離子引起的。分解和重新組合處于動平衡。
A+BA++B-當(dāng)施加超過1kV/cm的電場時,分解的速率超過重新組合的速率,并且在較高的電場下分解被進(jìn)一步增加。因而,在離開擴(kuò)散層的位置,具有一個非平衡層,其中分解和重新組合的反應(yīng)是不平衡的[5]。
在這種狀態(tài)下的傳導(dǎo)機(jī)制主要是由于離子分解和異號電荷的生成引起的,該異號電荷即具有和相鄰的電極的極性相反的極性的電荷。在這種狀態(tài)下的I對V的行為是亞歐姆的,只隨電壓的增加略微增加電流。這個異號電荷層的厚度和相對應(yīng)的工作流體的松弛時間以及局部電場的強(qiáng)度成比例。這個狀態(tài)和純傳導(dǎo)泵吸機(jī)制直接相關(guān)。如圖1所示,電極和異號電荷層之間的吸引在電極附近引起從液體側(cè)向電極側(cè)的流體的運動。利用這種電極配置,在環(huán)形接地電極周圍的凈的軸向運動幾乎消失,這是因為幾何對稱的緣故。因而,只有在高壓電極周圍的運動才能貢獻(xiàn)于凈的軸向流動。因為在小的曲率半徑的電極附近的電場是高的,所以相應(yīng)的異號電荷層的厚度和其上的壓力也是高的。Atten和Seyed-Yagoobi[2]估計,在針板配置中的合成力可以被解析地表示為F=-3π8ϵV2[ln(R/r0)]2]]>其中r0是高壓電極的半徑,R是泵吸部分的半徑。這意味著,由純傳導(dǎo)泵吸作用產(chǎn)生的力或者壓力和施加的電壓呈二次相關(guān),并且和介電常數(shù)成正比。
在高電場狀態(tài)下(≈100KV/cm),由于從電極向液體注入離子而使得隨著電壓的增加電流急劇地增加。這種現(xiàn)象主要由電極-液體界面處的電化學(xué)反應(yīng)控制,因此主要依賴于電極的成分和幾何結(jié)構(gòu)[6]。超過這個電場值,離子牽引泵吸作用將占主導(dǎo)地位。
圖2是用于說明用于研究純傳導(dǎo)泵吸現(xiàn)象的裝置的示意圖。其包括EHD泵吸部分,透明的壓力測量部分和連接管道。在泵吸部分中串聯(lián)設(shè)置有多達(dá)5對電極。高壓電極和高壓低電流直流電源(GlassmanEW50R12)相連。正極性的直流電壓被加到高壓電極中。環(huán)形電極被電氣接地。壓力測量部分是一個玻璃壓力計,其具有10-90度的傾斜角。對于高壓電極研究了3種不同的結(jié)構(gòu)(三針,空管和銷-針)。接地電極被制成簡單的環(huán)形,其和泵吸部分內(nèi)管壁齊平。這些接地電極被設(shè)計成環(huán)形,以便避免對由高壓電極產(chǎn)生的凈的軸向流動的干擾,如上部分所述。此外,環(huán)形接地電極提供一個可忽略的牽引系數(shù)。
圖3,圖4和圖5分別表示用于三針、空管、和銷-針高壓電極結(jié)構(gòu)的管道內(nèi)的裝配的電極對。該三針和銷-針電極由鋼制成,而空管電極由黃銅制成。環(huán)形接地電極由不銹鋼制成。高壓電極和接地電極未被涂覆,不過,它們被制成圓的,以便減少離子注入。工作流體是R-123制冷劑。實驗在25℃的流體溫度下進(jìn)行。在這個溫度下,R-123的介電常數(shù)、電導(dǎo)率和密度分別是42.78pF/m,2.7×10-8S/m,和1464kg/m3。
和在下一部分呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)相關(guān)的誤差主要是由裝置中的壓力測量部分中的高度差的測量引起的(圖2)。只集中在10到20KV的電壓范圍,對于三針、空管和銷-針高壓電極結(jié)構(gòu)的壓力頭產(chǎn)生的最大百分誤差分別是3.5%,0.8%和3.7%。這些最大誤差相應(yīng)于10KV,這是由于在上述的電壓范圍內(nèi)產(chǎn)生的最小的壓力頭所致。電壓和電流值的最大的百分比不確定性分別是2.0%和1.5%。
作為施加的電壓的函數(shù)的由泵產(chǎn)生的壓力頭和相應(yīng)的電流值示于下面。這些結(jié)果是對于所有的三種電極結(jié)構(gòu)給出的。圖6和圖7對于三針高壓電極結(jié)構(gòu)分別給出了作為施加的電壓的函數(shù)的產(chǎn)生的壓力和相應(yīng)的電流值。達(dá)到的最大壓力頭在20KV,0.7W的功率消耗,5對電極的條件下大約為269帕。通過增加電極對的數(shù)量可以獲得較高的壓力頭。
圖8和圖9分別提供了對于空管高壓電極結(jié)構(gòu)的作為電壓的函數(shù)產(chǎn)生的壓力和消耗的電流。在20KV,0.57W的電功率消耗,使用5對電極的條件下利用這種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的最大壓力頭大約為1034帕。按照圖6和圖8,利用三針電極結(jié)構(gòu)和空管電極結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的壓力和施加的電壓具有近似的二次相關(guān)的關(guān)系,這和由Atten和Seyed-Yagoobi[2]提出的理論模型一致。
產(chǎn)生的壓力和被激勵的電極對數(shù)成比例,不過,其小于由每對電極產(chǎn)生的壓力的算術(shù)和。這部分地由于,即使在相鄰的電極對之間的距離比各個高壓電極和相應(yīng)的接地電極之間的距離大得多時,也在相鄰的電極對之間存在負(fù)的相互作用。圖7和圖9的I對V的曲線表示,電流值非常低,并且隨著施加的電壓的增加而略微增加,這意味著歐姆或亞歐姆的行為,并且整體上或局部地缺乏離子注入。圖7和圖9所示的電流數(shù)據(jù)是在操作開始的最初10分鐘獲得的。
這里沒有清楚地提供銷-針高壓電極結(jié)構(gòu)的各個實驗結(jié)果。不過其產(chǎn)生的壓力低于三針和空管電極結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的壓力。圖10表示三種電極結(jié)構(gòu)作為電壓的函數(shù)產(chǎn)生的壓力。圖10所示的數(shù)據(jù)是在使用5個電極對的情況下得到的??展茈姌O結(jié)構(gòu)比其它兩種電極結(jié)構(gòu)提供好得多的性能。這主要是由于和其它兩種結(jié)構(gòu)相比,該空管結(jié)構(gòu)具有較高的可利用的投影面積(垂直于軸向)。此外,空管電極結(jié)構(gòu)的性能較好,這是因為和三針電極結(jié)構(gòu)以及銷-針電極結(jié)構(gòu)相比,其在產(chǎn)生較高的電場的高壓電極的邊沿和接地電極之間的距離較短。在20KV下利用空管電極實現(xiàn)的最大壓力頭是1034帕,而利用三針和銷-針電極則大約為270帕。
當(dāng)施加的電壓超過20KV時,離子注入成為顯著的,從而引起產(chǎn)生的壓力的突然減小和電流值的快速增加。這在20KV以下進(jìn)行的任何實驗中都沒有觀察到。為了研究泵性能隨時間的變化,使該泵利用三針電極結(jié)構(gòu)的3對電極在15KV下連續(xù)運行1小時以上。在這個時間間隔的整個期間,產(chǎn)生的壓力大約維持90帕的恒定值。不過,在第60分鐘,電流值從其12微安的初值下降到7微安,此后,電流幾乎保持恒定,這意味著功率消耗大大減小。
注意到利用3對電極在15KV下這些產(chǎn)生的壓力和消耗的電流和圖6與圖7分別示出的值不十分匹配。這是因為在圖中給出的數(shù)據(jù)是若干個試驗的平均值,而在上面給出的長時間的數(shù)據(jù)基于一次實驗。圖6,圖8和圖10給出的數(shù)據(jù)相應(yīng)于穩(wěn)態(tài)。不過,在圖7和圖9提供的電流值和產(chǎn)生的壓力數(shù)據(jù)不同,其在產(chǎn)生的壓力一旦被捕集時便被記錄,以便改變下面的高壓應(yīng)用。如上所述,對于給定的操作條件,電流需要一個長的時間才能達(dá)到其穩(wěn)態(tài)值。因而,在圖7和圖9中給出的結(jié)果相應(yīng)于在給定的操作條件下的最大電流值。
基于傳導(dǎo)現(xiàn)象的EHD泵吸作用利用3種不同的高壓電極結(jié)構(gòu)(三針電極結(jié)構(gòu)、空管電極結(jié)構(gòu)和銷-針電極結(jié)構(gòu))進(jìn)行了實驗研究??展芨邏弘姌O結(jié)構(gòu)提供了最好的性能。在20KV,0.57W的最大功率消耗下利用5對空管電極結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的最大壓力頭是1034帕。更重要的是,這里進(jìn)行的工作證明了通過傳導(dǎo)現(xiàn)象實現(xiàn)EHD泵吸作用的可能性。
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權(quán)利要求
1.一種電流體力學(xué)傳導(dǎo)泵吸熱能傳遞系統(tǒng),包括具有第一表面和第二表面的導(dǎo)管;一對或多對導(dǎo)體,它們以相互分開的關(guān)系設(shè)置,并且沿著導(dǎo)管的第一表面沿縱向延伸;以及電源,其和該導(dǎo)體相連,并且可操作地在每個導(dǎo)體對之間產(chǎn)生電場,通過沿著導(dǎo)管的第一表面引起和導(dǎo)管的第一表面接觸的流體的液相的縱向泵吸作用,該電力增強(qiáng)在流體和導(dǎo)管之間的熱能傳遞。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中該導(dǎo)體位于被安裝在工作流體的液相內(nèi)的導(dǎo)管周圍。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中該導(dǎo)體對以相互分開的關(guān)系被設(shè)置,并且沿著該導(dǎo)管沿縱向延伸。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中該導(dǎo)管的第一表面包括導(dǎo)管的外表面,導(dǎo)管的第二表面包括導(dǎo)管的內(nèi)表面,并且其中一冷卻介質(zhì)被設(shè)置成和該內(nèi)表面接觸,并且其中沿著導(dǎo)管的外表面的該流體的液相的縱向泵吸作用增強(qiáng)該流體在導(dǎo)管的外表面上的冷凝作用。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中該電源可操作地感應(yīng)出導(dǎo)體附近的液體內(nèi)的異號電荷層,從而引起沿著導(dǎo)管的第一表面的流體的液相的縱向泵吸作用。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中該電源可操作地對每個導(dǎo)體對提供正的或負(fù)的直流電壓,從而沿著導(dǎo)管引起該流體的液相的縱向泵吸作用。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中該導(dǎo)管的第一表面包括導(dǎo)管的內(nèi)表面,并且導(dǎo)管的第二表面包括導(dǎo)管的外表面,并且其中一冷卻介質(zhì)和該外表面接觸地設(shè)置,并且其中沿著導(dǎo)管的內(nèi)表面的流體的液相的縱向泵吸作用增強(qiáng)在導(dǎo)管的內(nèi)表面上的流體的冷凝作用。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中該導(dǎo)管的第一表面包括導(dǎo)管的內(nèi)表面,并且導(dǎo)管的第二表面包括導(dǎo)管的外表面,并且其中一發(fā)熱介質(zhì)和該外表面接觸地設(shè)置,并且其中沿著導(dǎo)管的內(nèi)表面的流體的液相的縱向泵吸作用有助于在導(dǎo)管的內(nèi)表面上的流體的蒸發(fā)作用。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),并且在外部冷凝的情況下,其中該多個導(dǎo)體包括第一組導(dǎo)體,它們以相互分開的關(guān)系被設(shè)置,并且沿著導(dǎo)管沿第一方向縱向延伸;以及第二組導(dǎo)體,它們以相互分開的關(guān)系被設(shè)置,并且沿著導(dǎo)管沿第二方向縱向延伸,該第二方向基本上和該第一方向相反;以及其中該電源可操作地在第一方向和第二方向沿著導(dǎo)管的第一表面引起流體的液相的縱向泵吸作用。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其中該導(dǎo)管的第一表面包括導(dǎo)管的外表面,并且導(dǎo)管的第二表面包括導(dǎo)管的內(nèi)表面,并且其中一發(fā)熱介質(zhì)和該內(nèi)表面接觸地設(shè)置,并且其中沿著導(dǎo)管的外表面的流體的液相的縱向泵吸作用增強(qiáng)在導(dǎo)管的外表面上的流體的蒸發(fā)作用。
11.一種用于在導(dǎo)管內(nèi)實現(xiàn)等溫的或非等溫的單相液體的電流體力學(xué)傳導(dǎo)泵吸作用的方法,包括提供被設(shè)置在導(dǎo)管周圍的一對或多對導(dǎo)體,該多個導(dǎo)體以相互分開的關(guān)系設(shè)置,并且沿著導(dǎo)管沿縱向延伸;使一電源和每對導(dǎo)體相連;以及使用該電源沿該導(dǎo)管引起該液體的凈的泵吸作用。
12.如權(quán)利要求11所述的方法,其中所述液體是介電液體。
13.一種用于實現(xiàn)流體的電流體力學(xué)傳導(dǎo)泵吸作用的方法,用于促進(jìn)熱能傳遞,該方法包括提供被設(shè)置在一導(dǎo)管周圍的一對或多對導(dǎo)體,該多個導(dǎo)體以相互分開的關(guān)系被設(shè)置,并且沿該導(dǎo)管縱向延伸;連接電源到每對導(dǎo)體;以及通過利用該電源沿著該導(dǎo)管的第一表面引起流體的液相的凈泵吸作用,利用該導(dǎo)管增強(qiáng)流體的熱能傳遞。
14.如權(quán)利要求13所述的方法,其中提供一對或多對導(dǎo)體包括沿著該導(dǎo)管提供該導(dǎo)體。
15.如權(quán)利要求13所述的方法,其中對每對導(dǎo)體施加直流電壓差,以便在靠近導(dǎo)體的液體內(nèi)產(chǎn)生異號電荷層,從而沿著該導(dǎo)管的第一表面引起流體的液相的凈的縱向泵吸作用。
16.如權(quán)利要求13所述的方法,其中提供該導(dǎo)體包括提供被設(shè)置在導(dǎo)管的外部表面上的導(dǎo)體,并且還包括以和導(dǎo)管的內(nèi)部表面接觸的方式設(shè)置冷卻介質(zhì),并且其中增強(qiáng)熱能傳遞包括通過沿著該導(dǎo)管的外部表面引起流體的液相的縱向泵吸作用來增強(qiáng)該流體在導(dǎo)管的外部表面上的冷凝作用。
17.如權(quán)利要求13所述的方法,其中提供該導(dǎo)體包括提供被設(shè)置在導(dǎo)管的內(nèi)部表面上的導(dǎo)體,并且還包括以和導(dǎo)管的外部表面接觸的方式設(shè)置冷卻介質(zhì),并且其中增強(qiáng)熱能傳遞包括通過沿著該導(dǎo)管的內(nèi)部表面引起流體的液相的縱向泵吸作用來增強(qiáng)該流體在導(dǎo)管的內(nèi)部表面上的冷凝作用。
18.如權(quán)利要求13所述的方法,其中提供該導(dǎo)體包括提供被設(shè)置在導(dǎo)管的內(nèi)部表面上的導(dǎo)體,并且還包括以和導(dǎo)管的外部表面接觸的方式設(shè)置發(fā)熱介質(zhì),并且其中增強(qiáng)熱能傳遞包括通過沿著該導(dǎo)管的內(nèi)部表面引起流體的液相的縱向泵吸作用來增強(qiáng)該流體在導(dǎo)管的內(nèi)部表面上的蒸發(fā)作用。
19.如權(quán)利要求13所述的方法,其中提供該導(dǎo)體包括提供被設(shè)置在導(dǎo)管的外部表面上的導(dǎo)體,并且還包括以和導(dǎo)管的內(nèi)部表面接觸的方式設(shè)置發(fā)熱介質(zhì),并且其中增強(qiáng)熱能傳遞包括通過沿著該導(dǎo)管的外部表面引起流體的液相的縱向泵吸作用來增強(qiáng)該流體在導(dǎo)管的外部表面上的蒸發(fā)作用。
20.如權(quán)利要求13所述的方法,其中提供該導(dǎo)體包括提供以沿著該導(dǎo)管分開的關(guān)系設(shè)置的導(dǎo)體。
21.如權(quán)利要求13所述的方法,其中提供該多個導(dǎo)體包括提供沿著該導(dǎo)管的長度的一部分設(shè)置的多個導(dǎo)體。
22.一種電流體力學(xué)熱能傳遞系統(tǒng),包括外部導(dǎo)管;以及被設(shè)置在該外部導(dǎo)管內(nèi)的多個內(nèi)部導(dǎo)管;一對或多對導(dǎo)體,它們被設(shè)置在至少一個內(nèi)部導(dǎo)管的第一表面周圍,該多個導(dǎo)體以相互分開的關(guān)系被設(shè)置,并且沿著至少一個內(nèi)部導(dǎo)管沿縱向延伸;以及直流電源,其和該導(dǎo)體相連,用于通過沿著至少一個內(nèi)部導(dǎo)管的第一表面引起和至少一個內(nèi)部導(dǎo)管的第一表面接觸的流體的液相的凈的縱向泵吸作用,增強(qiáng)被設(shè)置在外部導(dǎo)管內(nèi)的流體和至少一個內(nèi)部導(dǎo)管之間的熱能傳遞。
23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng),其中每對導(dǎo)體包括至少一個電極,該電極被定向在所述內(nèi)部導(dǎo)管內(nèi)部,并具有來自與其相連的所述電源的高電壓,以及環(huán)形電極,其被安裝在所述導(dǎo)管的內(nèi)部,并且相對于所述至少一個電極沿軸向分開,所述環(huán)形電極被這樣定向,使得其和所述內(nèi)部導(dǎo)管的內(nèi)表面齊平,并和所述電源的地線電氣相連。
24.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng),其中所述至少一個電極包括三針電極,它們相互之間的距離相等地分開,并且離開所述內(nèi)部導(dǎo)管的內(nèi)表面的距離相等,并且每個電極和來自所述電源的所述高電壓相連。
25.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng),其中所述至少一個電極包括被設(shè)置在所述內(nèi)部導(dǎo)管的中心的針電極。
26.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng),其中所述至少一個電極包括被設(shè)置在所述內(nèi)部導(dǎo)管的中心的至少一個空管。
27.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng),其中所述至少一個空管的軸線和所述內(nèi)部導(dǎo)管的軸線同軸且平行地延伸。
28.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng),其中所述至少一個電極包括多個電極,它們在所述內(nèi)部導(dǎo)管上被定向,并具有來自和該每個電極相連的所述電源的高電壓。
29.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng),其中該至少一個內(nèi)部導(dǎo)管的第一表面包括至少一個內(nèi)部導(dǎo)管的外部表面,并且其中以和該至少一個內(nèi)部導(dǎo)管的內(nèi)表面相接觸的方式設(shè)置冷卻介質(zhì),并且其中該流體的液相的縱向泵吸作用增強(qiáng)該流體在至少一個內(nèi)部導(dǎo)管的外部表面上的冷凝作用。
30.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng),其中該至少一個內(nèi)部導(dǎo)管的第一表面包括至少一個內(nèi)部導(dǎo)管的內(nèi)部表面,并且其中在包圍著該至少一個內(nèi)部導(dǎo)管的外部導(dǎo)管內(nèi)設(shè)置有冷卻介質(zhì),并且其中該流體的液相的縱向泵吸作用增強(qiáng)該流體在至少一個內(nèi)部導(dǎo)管的內(nèi)部表面上的冷凝作用。
31.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng),其中該至少一個內(nèi)部導(dǎo)管的第一表面包括至少一個內(nèi)部導(dǎo)管的內(nèi)部表面,并且其中在包圍著該至少一個內(nèi)部導(dǎo)管的外部導(dǎo)管內(nèi)設(shè)置有發(fā)熱介質(zhì),并且其中該流體的液相的縱向泵吸作用增強(qiáng)該流體在至少一個內(nèi)部導(dǎo)管的內(nèi)部表面上的蒸發(fā)作用。
32.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng),其中該至少一個內(nèi)部導(dǎo)管的第一表面包括至少一個內(nèi)部導(dǎo)管的外部表面,并且其中以和該至少一個內(nèi)部導(dǎo)管的內(nèi)表面相接觸的方式設(shè)置發(fā)熱介質(zhì),并且其中該流體的液相的縱向泵吸作用有助于該流體在至少一個內(nèi)部導(dǎo)管的外部表面上的蒸發(fā)作用。
33.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng),其中該直流電源可操作地在每對的兩個導(dǎo)體之間提供電壓差,從而沿著該至少一個內(nèi)部導(dǎo)管的第一表面引起該流體的液相的縱向泵吸作用。
34.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng),其中該至少一個內(nèi)部導(dǎo)管被設(shè)置在至少一個其它的內(nèi)部導(dǎo)管的上方,使得該流體的液相的縱向泵吸作用基本上阻止該流體的液相落到該至少一個其它的內(nèi)部導(dǎo)管上。
35.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng),其中該多個導(dǎo)體沿著該至少一個內(nèi)部導(dǎo)管的長度的一部分被設(shè)置。
36.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng),其中該至少一個導(dǎo)管被構(gòu)成具有基本上圓形的結(jié)構(gòu),并且其中該導(dǎo)體被設(shè)置在該至少一個導(dǎo)管的周邊的一部分周圍。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電流體力學(xué)(EHD)傳導(dǎo)泵,用于泵吸介電液體,特別適用于輸送等溫的和非等溫的單相液體。該EHD傳導(dǎo)泵不需要在液體中直接注入電荷。該EHD傳導(dǎo)泵包括EHD泵部分和相關(guān)的連接管道,其中具有在泵部分串聯(lián)設(shè)置的電極。該電極和高電壓低電流的直流電源相連。一個正極性的直流電壓加于該電極上??梢允褂枚喾N電極結(jié)構(gòu),例如三針的、空管的或者銷-針電極結(jié)構(gòu)。
文檔編號H02K44/04GK1443392SQ01813068
公開日2003年9月17日 申請日期2001年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月18日
發(fā)明者J·賽耶德-亞戈比, J·E·布賴恩 申請人:伊利諾伊技術(shù)研究所
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