添加剂对喷雾冷却影响的实验研究

发布时间：2020-09-04 15:12

　　电子器件小型化和集成化技术发展迅速,功率密度越来越高,散热问题已成为制约高功率电子器件发展的主要技术瓶颈。喷雾冷却具有散热能力强、冷却工质需求量小和能够有效控制温度等优点,在解决电子器件散热问题方面具有广阔的应用前景。本文提出了在去离子水中添加醇类添加剂以提升喷雾冷却换热性能的方法并进行了实验研究。本文主要工作包括以下几个方面:首先,设计并搭建了喷雾冷却实验台。整个喷雾冷却系统包括三个子系统,分别为供液和喷雾系统、加热系统以及数据与图像采集系统,先对每个子系统中自行设计的元件及所使用的关键设备进行了说明。然后介绍了醇水混合溶液表面张力与接触角的测量原理与方法,再后说明实验中参数的定义及误差分析方法。其次,测量了醇水混合溶液的表面张力与接触角,测量结果表明:醇类添加剂对去离子水基液表面张力和接触角有显著的影响,醇水二元混合液的表面张力与接触角随着醇类添加剂添加浓度的增加而减小。利用高速摄像机观察了喷雾碰壁特性,醇水混合溶液经过喷嘴的雾化喷射到被冷却表面后形成液膜,液膜内会有大量气泡生成。最后,分别以乙醇-水、正丙醇-水、异丙醇-水、正丁醇-水及正戊醇-水的二元混合溶液作为循环冷却工质,进行了喷雾冷却实验。实验结果表明:醇类添加剂对喷雾冷却换热性能具有明显的强化作用,并且存在最佳添加浓度,本实验中乙醇的最佳添加浓度为4%,在壁面温度为98℃时,换热提高了50%;正丙醇的最佳添加浓度为4%,在壁面温度为102℃时,换热提高了35.1%;异丙醇的最佳添加浓度为2%,在壁面温度为100℃时,换热提高了44.5%;正丁醇的最佳添加浓度为0.5%,在壁面温度为103℃时,换热提高了31.1%;正戊醇的最佳添加浓度为0.1%,在壁面温度为101℃时,换热提高了9.9%。实验中还发现:表面温度不均匀性随着热流密度的增加而增大,最高表面温度点位于加热表面中心,随着半径的增加,表面温度下降,然后在降到最小值后上升;与去离子水相比,醇水混合溶液对表面温度不均匀性没有太大的影响。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN03

【参考文献】