专利名称:热磁对流式磁性流体对流换热系统的制作方法
技术领域：
本发明属于磁性流体和强化换热技术领域：
，特别涉及的是以磁性流体在梯度磁场中的热磁对流原理为基础，以磁性流体为介质，采用非机械方式驱动，无能耗和运动部件的强迫对流换热的一种热磁对流式磁性流体对流换热系统。
背景技术：
强迫对流换热是工业上大量应用换热方式，需要用机械泵驱动流体在换热器内的流动。在一些特殊领域，因可靠性、体积、噪声和能耗等原因机械泵的使用受到限制，本发明以磁性流体为工质，以磁性流体的热磁对流原理驱动，可以解决传统受迫对流换热系统中存在的上述问题。
磁性流体的热磁对流作为物理现象已有一些研究，文献《水平圆管通道内热磁对流的实验研究》(工程热物理学报第26卷第2期2005.2)对空气的热磁对流进行了分析。但空气为弱磁性，因此以空气为介质的热磁对流强度低，且需庞大设备来产生强磁场。由纳米级的强磁性微粒高度弥散于液体之中形成稳定胶体体系的磁性流体具有较高的磁化率，同时具有磁性和流动性，具有独特的磁学和流体力学特性；本发明正是利用它的超顺磁性，实现热磁对流式磁性流体对流换热系统。
发明内容本发明的目的是提供以磁性流体的热磁对流原理为基础的一种热磁对流式磁性流体对流换热系统。其特征在于该换热系统封闭管路4的加热区2中放置加热器5，加热器5用于将热端的热量传递给封闭管路4内的磁性流体，磁极1固定在封闭管路4的加热区2两侧外侧，并使加热区位于磁极对称中心的一侧，散热器3设置在封闭管路4上；从而在磁性流体对流换热系统的封闭管路4内，流动的磁性流体不断将热量通过导热管5从热端带走，热量进入封闭管路4内的磁性流体内部，在磁性流体流经散热器3时，散热器3将热量散发至外部设备完成一个循环，形成热磁对流式循环流动；并维持磁极对称中心两侧温度分布的不均衡，保持磁性流体的循环流动。
所述磁极分别为电磁体或永磁体的两个磁极。
本发明的有益效果是热量以磁性流体为工质，从热端传输到冷端；通过磁化率的温度效应过程，热量同时驱动了磁性流体在循环管路中的流动。通过使用高导热基液的磁性流体可提高换热系统的效率。本发明具有结构简单、体积小、无机械运动部件、无能耗、无噪声和维护简单的特点。
图1是磁性流体热磁对流的原理图。
图2是热磁对流式磁性流体对流换热系统的示意图。
具体实施方式本发明提供一种热磁对流式磁性流体对流换热系统。在图2所示热磁对流式磁性流体对流换热系统的示意图中，在该系统封闭管路4的加热区2放置加热器5，磁极1固定在封闭管路4的加热区2两侧外侧，并使加热区位于磁极对称中心的一侧，散热器3设置在磁性流体对流驱动封闭管路4上。
结合附图对本发明的具体实施过程做进一步的描述。
本发明基于磁性流体的热磁对流原理，如图1所示。顺磁性流体的磁化率符合居里定律，磁化率随温度升高而降低，在磁极一侧的加热区内，磁性流体因温度较高而磁化率较低，因而受到的磁场力较弱，从而形成两侧磁场力的不平衡而驱动磁性流体的流动。如图2所示，在磁性流体对流驱动封闭管路4内，流动的磁性流体不断通过加热器5将热量从热端带走，进入磁性流体内部，然后磁性流体流经散热器3，散热器3将热量散发至外部设备，完成一个循环，形成热磁对流式循环流动；并维持磁极两侧温度分布的不均衡，保证磁性流体的循环流动。
本发明的五个关键设备及附属设备组成磁极1(电磁体或永磁体)，导热管5，散热器3和磁性流体对流驱动封闭管路4。其中的加热器5是用于将热量从热端传递到管路内加热磁流体的装置(例如热管)，散热器3用于将磁流体携带的热量传递给外部设备。磁性流体通过循环管路依次流过各设备，它们共同组成热磁对流式磁性流体对流换热系统，通过强迫对流方式形成热磁对流式循环流动。热磁对流式循环流动的磁化过程为温度较低的磁性流体在接近磁场时被磁化，受到磁场吸引力作用；被磁化的磁性流体被加热器5加热，温度升高发生退磁，虽然在磁场附近，但磁场吸引力较弱；温度较高的磁性流体远离磁场时退磁。
对于传热过程，磁性流体的基液可以采用高导热液体，进一步提高换热系统的效率。磁性流体同时具有磁性和流动性，具有许多独特的磁学和流体力学特性；最重要是具有超顺磁性，以实现热磁对流。上述磁性流体，包括基液为高导热液体的磁性液体，市场有售(安徽金科磁性液体有限公司W系列水基磁流体和C系列高导热磁流体，网址http://www.jk-nano.com，)它是本发明的工作物质。
权利要求
1.一种热磁对流式磁性流体对流换热系统，其特征在于，磁性流体流对流驱动封闭管路(4)内的加热区(2)放置加热器(5)，磁极(1)固定在封闭管路(4)的加热区(2)两侧外侧，加热器(5)位于加热区内，利用外部热源加热封闭管路(4)内的磁性流体，散热器(3)设置在磁性流体对流驱动封闭管路(4)上；从而在磁性流体对流驱动封闭管路(4)内，流动的磁性流体不断通过加热器(5)将热量从热端带走，然后磁性流体流经散热器(3)，散热器(3)将热量散发至外部设备完成一个循环，形成热磁对流式循环流动；并维持磁极两侧温度分布的不均衡，保证磁性流体的循环流动。
2.根据权利要求
1所述热磁对流式磁性流体对流换热系统，其特征在于，所述磁性流体是具有超顺磁性的流体。
3.根据权利要求
1所述热磁对流式磁性流体对流换热系统，其特征在于，所述磁极为电磁体或永磁体的磁极。
4.根据权利要求
1所述热磁对流式磁性流体对流换热系统，其特征在于，所述加热区(2)位于磁极对称中心的一侧，用以保证磁极对称中心两侧温度分布不均衡。
5.根据权利要求
1所述热磁对流式磁性流体对流换热系统，其特征在于，所述加热器(5)将热量从热端传递至加热区。
专利摘要
本发明公开了属于磁性流体和强化换热技术领域：
的一种热磁对流式磁性流体对流换热系统。在磁性流体对流驱动封闭管路内的加热区放置加热器，磁极固定在加热器两边的磁性流体对流驱动封闭管路外侧，加热区位于磁极对称中心的一侧，散热器设置在磁性流体对流驱动封闭管路上。在磁性流体对流驱动封闭管路内，流动的磁性流体不断将热量从加热器所在的加热区带走，然后磁性流体流经散热器，散热器将热量散发至外部设备，形成热磁对流式循环流动；并维持磁极两侧温度分布的不均衡，保证磁性流体的循环流动。磁性流体的基液可以采用高导热液体，进一步提高换热系统的效率。本发明具有结构简单、体积小、无机械运动部件、无能耗、无噪声和维护简单的特点。
文档编号F28D21/00GK1995898SQ200610165529
公开日2007年7月11日 申请日期2006年12月21日
发明者杨昆仑, 任建勋, 宋耀祖 申请人:清华大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan