1.一种喷雾冷却超声空化强化传热的装置,包括进液阀(1)、喷嘴(2)、吸声材料(3)、热沉表面(4)、蓄液槽(5)、柱形超声换能器(6)、超声波发生器(7)、液泵(8)、拉瓦尔喷管(9)、排液阀(10)和喷雾腔(11),其特征在于:所述热沉表面(4)中心处设置柱形超声换能器(6),所述超声波发生器(7)通过线路传送能量至柱形超声换能器(6),所述热沉表面(4)周侧设置有蓄液槽(5),所述蓄液槽(5)底部通过管路与液泵(8)连接,所述喷雾腔(11)的上方中部进液口设置有喷嘴(2),所述喷雾腔(11)内侧壁面黏贴有吸声材料(3),所述拉瓦尔喷管(9)安装于液泵(8)出液侧,并与喷雾腔(11)相通,所述进液阀(1)和排液阀(10)安装于进液口和排液口;
所述喷嘴(2)有1‑5个;
所述热沉表面(4)为环状,其中心线与喷嘴(2)中心线重合;
所述柱形超声换能器(6)通过密封垫密封安装于热沉表面(4)中心处,其热沉表面以上的高度大于液膜厚度;
所述柱形超声换能器(6)数量与喷嘴(2)数量相当;
当喷嘴(2)数量多于1个时,不同喷嘴(2)之间的喷雾区域界面应设置有吸声材料(3)。
2.使用权利要求1所述的一种喷雾冷却超声空化强化传热的装置的工作方法,其特征在于:
1)当热源由于工作需要产生高热流密度的热量时,热量通过热沉表面(4)导热;
2)此时开启喷雾冷却装置和超声波发生器(7),液滴在热沉表面(4)上形成液膜,液膜上部区域的液滴受柱形超声换能器(6)发射的超声波的影响,碎裂成更细小的液滴,能够携带更多的气泡核进入液膜,液膜受超声波作用,发生超声空化和声流效应;
3)在气泡核处产生空化气泡,并被随之而来的液滴击破,在液膜局部区域形成强烈微扰动,强化换热;
超声波在喷雾腔(11)内传递至喷雾界面区域时被吸声材料(3)吸收;
4)液膜内的流体流经蓄液槽(5),被液泵(8)抽吸进拉瓦尔喷管(9),液流加速,形成负压区,诱使喷雾腔(11)内蒸汽或液雾与液流混合并被排出。