周期热载作用下相变散热技术的应用研究

发布时间：2020-12-05 05:16

　　随着科技的不断发展,电子元件的小型化和高集成度特点日趋明显,使得电子设备对散热器的散热要求越来越高。相变散热技术因其具有结构紧凑、经济节能及可靠性高等优点,能够满足许多电子器件在特定场合的散热需求,已被广泛应用在航空航天及各种民用电子设备的散热领域。本文针对间歇性工作的电子元件工作/停机阶段与PCM吸收/释放能量在时间上的不匹配问题,采用理论、仿真及实验三者相结合的研究方法,分析了周期热载作用下相变散热器的传热特性。首先基于相变传热问题的相关理论,建立了具有周期热载边界条件的相变传热问题的热分析方法,采用ANSYS仿真软件对相变散热单元在不同功率的周期热载作用下的传热特性进行了仿真分析,得出了热源和PCM内部温度随着时间的变化规律;然后针对相变散热单元开展相变散热实验研究,通过实验结果和仿真结果的对比分析,验证了该仿真方法和实验装置的有效性。其次基于相变散热器周期性工作的特点,提出了一个评价相变散热器工作效率的指标,即有效工作时长参数ε,并根据具有周期热载边界条件的相变传热问题的一维数学模型及近似分析解推导出了ε的理论公式;在此基础上,通过理论和仿真分析方法研究了相变散热单元在周期热载... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

相变散热翘片结构示意图

1-散热翅片；2-PCM；3-合成射流装置图 1.1 相变散热翘片结构示意图院的乔宪武等人[22]设计出一种相变散热翘片，结构结构，以金属纳米颗粒或碳纳米材料与石蜡的混合物空结构中自由流动，当散热翘片受热时，密封在里面的米颗粒或碳纳米材料向外扩散，最后由合成射流装置置散热效果较好，导热效率高，散热均匀稳定。

第二章 典型相变散热单元传热特性的实验与仿真分析.1 相变散热技术原理物质由一种状态转化为另外一种状态的过程叫做相变，物质的相变一般包括以种形式：固-液、液-气、固-气、固-固。相变过程中温度不发生改变或者有微小的，在这一过程中吸收或释放的能量就叫做相变潜热[35]。而相变散热技术就是利M 的相变过程吸收大量的潜热而不会引起较大的温度变化这一特点来达到冷却元件的目的的。相变散热技术的基本原理如图 2.1 所示。PCM 是通过周期性的相变过程吸收热量，所以相变散热器特别符合具有间歇性使用特征的电子元件的散热需求。当元件工作时，PCM 吸收其散发的热量，待其停止工作后，再通过其他方式将吸热量传递到环境中，为下一周期的工作做好准备，从而达到散热的目的。利用相热技术可以解决很多电子元件在工作阶段及停机阶段吸收热量和释放热量在时的不匹配问题，来达到更多电子器件对温度的要求。

【参考文献】：
期刊论文
[1]金属基复合高温相变储热材料制备与性能研究[J]. 徐阳,朱桂花,吕硕,单博,何雅玲.  工程热物理学报. 2016(07)
[2]多孔介质的相变和热化学储热性能[J]. 赵长颖,潘智豪,王倩,徐治国.  科学通报. 2016(17)
[3]新型相变平板热管散热器的性能研究[J]. 王晓元,王雄,李彦涌,杨进峰.  大功率变流技术. 2016(02)
[4]相变散热技术在小型高效半导体抽运激光器中的应用研究[J]. 程勇,郭延龙,何志祝,谭朝勇,刘旭,马云峰,刘静.  中国激光. 2016(01)
[5]大功率LED太阳花相变散热器数值优化研究[J]. 向建化,张春良,陈胜,周超,陈从桂.  广州大学学报(自然科学版). 2015(02)
[6]并行多通道大功率LED回路热管散热器[J]. 李红传,纪献兵,郑晓欢,徐进良.  光电子·激光. 2015(01)
[7]相变温控技术在航天热控领域中的应用现状及展望[J]. 潘艾刚,王俊彪,张贤杰.  材料导报. 2013(23)
[8]高功率二极管激光器相变冷却技术[J]. 武德勇,高松信,曹宏章,王宏,李弋,杨波.  强激光与粒子束. 2013(11)
[9]周期性热作用下相变材料内部相变传热特征实验研究[J]. 冉茂宇,赵红利.  建筑科学. 2013(08)
[10]相变储能材料的应用及研究进展[J]. 马素德,宋国林,樊鹏飞,黎宇坤,唐国翌.  高分子材料科学与工程. 2010(08)

博士论文
[1]低温金属相变材料的相变温控特性研究[D]. 潘艾刚.西北工业大学 2015

硕士论文
[1]泡沫铝/石蜡复合相变材料蓄热实验研究[D]. 王子晨.北京交通大学 2015
[2]相变储能式电子器件散热器的瞬态性能及其优化研究[D]. 肖玉麒.浙江大学 2014



本文编号：2898946