用于高热通量电子散热的平板环路重力热管

发布时间：2020-06-30 19:52

【摘要】：随着电子行业的飞速发展,电子元器件已经广泛应用于多个重点领域,并向着高运行速率、微小型、紧凑化方向发展,其热通量越来越高。因此研究开发结构紧凑、性能可靠、安装灵活方便、散热效率高且易于维护的电子元器件散热装置具有十分重要的意义。环路热管(loop heat pipe,LHP)是一种两相的无动力闭式高效传热设备,被广泛应用于航天、余热回收、电子冷却、太阳能等领域。与泵驱动的散热系统相比,环路热管不需要外部驱动力,系统稳定性和可靠性大大增加,维护成本更低。该系统利用工质相变传递热量,热通量大,且其蒸发与冷凝过程分离,蒸发器的结构设计和位置布置比较灵活,冷凝器的形式和冷却方式的选择也多种多样。但由于没有外力的驱动,系统的传热极限将受到很大限制,因此强化环路热管传热性能并尽可能提高极限换热量尤为重要。为满足高热通量电子元器件散热,本文设计了一种新型的平板环路重力热管(loop gravity assisted heat pipe,LGHP),在传统的圆柱式环路热管工作原理基础上,依靠重力替代毛细力作为系统的循环动力,并对蒸发器结构进行改进,设计成能与发热器件直接配合的平板式,并改进其内部结构,使其与发热器件接触更好,有效接触面积增大,传热热阻减少,极限热流提高,且能节省大量空间。通过实验研究平板型环路重力热管在不同热负荷、不同摆放方式及不同工质情况下的传热特性,并测得其极限热流密度及传热系数。为了进一步探究不同工质对该种新型环路重力热管所能达到的极限热流密度的影响,本文建立了环路热管的压降模型,推导出无量纲数X和自循环动力系数L与极限热流密度之间的关系,并选取了多种工质进行实验论证。实验证明,对于某一特定系统而言,当无量纲数X和自循环动力系数L的值越大,系统所能达到的极限热流密度越大。因此,无量纲数X和自循环动力系数L可以作为帮助我们选择工质以达到更高的极限热流密度。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN03;TK172.4
【图文】：

脉动热管,结构示意图,板式

图 1-1 脉动热管结构示意图上图所示的为管式脉动热管，板式结构则是脉动热管的另一种实现形式（如图 1），该种结构是在平板上加工闭合弯曲通道而形成板式脉动热管。板式脉动得益于构特征更加易于小型化，因此在微小设备冷却系统中也有较广泛的应用。

脉动热管,板式,高效传热,管式

5图 1-2 管式脉动热管与板式脉动热管于脉动热管的高效传热性，许多学者对脉动热管的应用领域进行了拓展。邓用板式脉动热管对大功率 LED 进行散热，并通过研究热管壁面温度及 LED 时间的变化特征证实了板式脉动热管对各功率 LED 都会产生非常显著的冷立了用于 LED 的板式脉动热管水冷理论模型，证实了脉动热管的热阻将对低产生较大的影响。韩洪达等[26]将新型脉动热管应用于空调系统排风余热回实验证明了脉动热管在空调排风系统能量回收中可以发挥较大作用，具有明益和社会效益。Arab 等[27]用内径为 2mm 的通管制作了具有六个弯头的超长

【参考文献】