一種基於分形仿生的布液器的製作方法

2023-06-08 23:18:31

本發明涉及一種驅使液體快速蒸發裝置，特別涉及一種基於分形仿生的布液器。

背景技術：

液體的蒸發是最基本的物理過程，在各行各業中都有廣泛的應用。例如熱管換熱器，在吸熱端需要將工質通過蒸發轉化成蒸汽，再傳遞到散熱端，蒸發過程的特性對其總體性能至關重要。又例如在醫院和藥廠等場所，需要將過氧化氫溶液轉換到氣態以發揮最大的效能，而過氧化氫很容易分解，所以必須特別控制蒸發過程。在測試領域，也需要精密控制液體的蒸發。相當多的標準氣體都是通過液體源蒸發配置得到的。

為了加快蒸發，最常用的方法是將液體加熱到沸騰，或者降低蒸發腔內的壓強。但是沸騰蒸發一方面過程很不穩定，不適合對穩定性要求很高的應用；另一方面對於一些容易分解的物質，往往在蒸發前就被破壞。採用低壓或真空蒸發的方式則會大大增加成本。

另外一種方法是將液體展開成膜，最大限度地增加蒸發麵積。例如化學工業中常用的降膜蒸發器，就是在重力作用下，在表面將液體展開，起到加快蒸發的作用。微槽蒸發器，是現在現在研究的一個熱點，液體在微米尺度的槽道中充分展開。例如美國專利US8167030公開了微槽道蒸發裝置，採用了微槽道進行蒸發，可以在較大的溫度範圍內實現穩定蒸發。但是已有的方法還存在一些缺點，例如微槽道系統過於複雜難以大批量加工，以及液體展開效率還不高、液體輸送阻力過大等。

技術實現要素：

本發明解決的技術問題是提供一種使得液體快速大面積展開的一種基於分形仿生的布液器。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：一種基於分形仿生的布液器，包括基體，所述基體上設置有貫穿基體的一級主流導流槽道，所述基體表面設置有多個次級分流槽道，所述次級分流槽道的入流口與一級主流導流槽道相連。

進一步的是：所述次級分流槽道包括多個分支，使得次級分流槽道內的液體可朝不同方向擴散。

進一步的是：所述基體表面還設置有三級微孔結構槽道，所述三級微孔結構槽道為在基體表面設置的多個微米級的微孔或納米級的微孔或微米級與納米級的混合微孔，所述微構成一條條槽道，次級分流槽道內的液體可通過所述三級微孔結構槽道朝基體表面不同方向擴散。

進一步的是：所述基體為金屬或陶瓷組成的三維板狀結構，所述基體表面為平面或曲面結構。

進一步的是：所述一級主流導流槽道有多個，一級主流導流槽道為直徑為100-1000um的孔狀結構。

進一步的是：所述次級分流槽道寬度為100-500um，深度為20-300um。

本發明的有益效果是：本發明結構簡單，成本低廉，液體從一級主流導流槽道進入後通過次級分流槽道進入基體表面，通過次級分流槽道的快速導流使得液體沿次級分流槽道迅速分散開來，且三級微孔結構槽道具有超浸潤能力，能將次級分流槽道的液體吸收將其進一步迅速展開，使得液體分散程度高，分散迅速，利於液體的後續蒸發與氣化。

附圖說明

圖1為布液器主視圖。

圖2為布液器剖視圖。

圖3為含有多個一級主流導流槽道的布液器主視圖。

圖4為含有多個一級主流導流槽道的布液器剖視圖。

圖中標記為：基體1、一級主流導流槽道2、次級分流槽道3、三級微孔結構槽道4。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進一步說明。

如圖1所示的一種基於分形仿生的布液器，包括基體1，所述基體1上設置有貫穿基體1的一級主流導流槽道2，所述基體1表面設置有多個次級分流槽道3，所述次級分流槽道3的入流口與一級主流導流槽道2相連，所述主流導流槽道可將液體將儲液罐中導向基體1表面，使得基體1表面與主流導流槽道連接的次級分流槽道3可以迅速將主流導流槽道內的液體進行分流，使得液體迅速展開，最佳限度的增加蒸發麵積，提高蒸發效率。

此外，所述次級分流槽道包括多個分支，使得次級分流槽道內的液體可朝不同方向擴散，加快擴散效率，所述次級分流槽道可以為網格狀結構，樹枝狀結構、河流狀結構等多種形式。

在上述所述基礎上，所述基體表面還設置有三級微孔結構槽道4，所述三級微孔結構槽道4為在基體表面設置的多個微米級的微孔或納米級的微孔或微米級與納米級的混合微孔，所述微孔構成一條條的槽道，微孔構成的一條條槽道形成網格狀或樹枝狀結構，每條微孔構成的槽道間距也為微米或納米級距離，所述三級微孔結構槽道與次級分流槽道邊緣處處相連，使得次級分流槽道內的液體可通過所述三級微孔結構槽道中的槽道朝基體表面不同方向迅速擴散，所述三級微孔結構槽道布滿整個基體表面，由於三級微孔結構槽道4具有超浸潤能力，能將次級分流槽道3內的液體快速吸收進行進一步展開，使得液體分散程度高，分散迅速，利於液體的後續蒸發與氣化，此布液器的三級結構可類似於大自然中的植物葉片，可以快速將液體充分展開成幾個微米厚度的液膜，為後續的蒸發過程提供條件，如：第一級結構為一級主流導流槽道2，其類似於植物葉柄，將液體從儲罐導向葉片即布液器表面，第二級結構為次級分流槽道3，其作用類似於葉片上的網狀葉脈，將主流導流槽道內的液體通過次級分流槽道3分布到布液器表面，第三級結構為三級微納結構，類似於植物葉片上的表皮，由於微納結構對液體有超浸潤特性，可以吸收次級分流槽道3內的液體，使得液體在整個布液器表面鋪開，此三種結構通過雷射在基材表面一次加工完成，三種結構之間彼此相互連接，本發明結構簡單，成本低廉，液體展開迅速，有利於液體的後續蒸發與氣化。

此外，所述基體1為金屬或陶瓷組成的三維板狀結構，所述基體表面為平面或曲面結構，三維板狀結構使得布液器加工更方便，所述一級主流導流槽道2有多個，一級主流導流槽道2為直徑為100-1000um的孔狀結構，設計多個一級主流導流槽道2可以實現更好的分流，且一級主流導流槽道2的出口連接到次級分流網絡的每一個分支。由於次級分流槽道3形成的網絡採用的是分形圖案，可以根據該特性調節主流槽道的直徑，從而調節液體分布的特性。所述次級分流槽道3寬度為100-500um，深度為20-300um，可根據次級分流槽道3的身寬調節來調節布液速度，使其適合各個場所使用。

實施例1：

在板狀基體1中心位置採用雷射打一個直徑小於1000um的一級主流導流槽道2，該槽道可以將液體自下而上的導流導基體1的表面，所述基體1表面採用雷射刻出次級分流槽道3形成枝蔓狀次級分流網絡，枝蔓狀次級分流網絡與一級主流導流槽道2相連。

實施例2：

在板狀基體1中心位置採用雷射打一個直徑小於1000um的一級主流導流槽道2，該槽道可以將液體自下而上的導流導基體1的表面，所述基體1表面採用雷射進行掃描，製造0～30um的毛化層即三級微孔結構槽道4，然後在基體1表面刻出同等深度、寬度為200-500um的次級分流槽道3形成枝蔓狀次級分流網絡，枝蔓狀次級分流網絡與一級主流導流槽道2相連。

實施例3：

在板狀基體1中心位置採用雷射打多個直徑小於1000um的一級主流導流槽道2，該槽道可以將液體自下而上的導流導基體1的表面，所述基體1表面採用雷射進行掃描，製造0～30um的毛化層即三級微孔結構槽道4，然後在基體1表面刻出同等深度、寬度為200-500um的次級分流槽道3形成枝蔓狀次級分流網絡，每個一級主流導流槽道2出口連接至次級分流網絡的每一個分支。

以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。