大功率电力电子散热器流动传热特性实验研究
发布时间：2021-06-17 04:54
为解决大功率电力电子设备散热问题,设计了射流微通道散热器,并搭建了实验测试系统对不同体积流量和加热功率下射流微通道散热器的传热和流动特性进行了实验测试。实验结果表明:随着体积流量的增加,射流微通道散热器的换热量不断提高,在测试流量下,最高能够满足1 000 W的散热需求。射流微通道散热器换热系数和进出口压差均随体积流量的增加而增大,但换热系数增大的幅度逐渐降低,而进出口压差增加的幅度逐渐增加,因此散热器在小驱动功耗下,增加驱动功耗对于改善换热效果更显著。
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(06)北大核心CSCD
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
图１实验测试系统图??Ｆｉｇ．?１?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｔｅｓｔ?ｓｙｓｔｅｍ??
平均温度；ｒｆ为散热器进出口??工质温度的平均值；４为散热面面积。??实验工质采用去离子水，其相关参数值采用??插值法从物性参数表中得到。??工质流经射流微通道散热器所需的功耗为：??Ｐ＝ｑＡｐ?（３）??式中：如为射流微通道散热器进出口压差。??３实验数据分析??实验中采用去离子水为工质，测试了体积流??量为０．５￣３?Ｌ／ｍｉｎ范围内，加热功率从２００?Ｗ开始??以２００?Ｗ的梯度递增至１?０００?Ｗ或加热面温度超??过６５丈，射流微通道散热器的流动与传热特性。??图２为射流微通道散热器在体积流量为３?Ｌ／??ｍｉｎ时，各测点温度随时间的变化。从图中可以看??出，随着加热功率阶梯式的递增，模拟热源温度、??散热面温度和工质出口温度均明显呈阶梯上升，??热源面与散热面间的温差也越来越大。这是由于??随着加热功率的增加使得换热温差加大，而且模??拟热源与散热面之间存在接触热阻，所以二者之??间的温度差距也越来越大。由温度变化曲线可以??看出，射流微通道散热器的响应速度快、稳定性??好。从改变加热功率到模拟热源温度趋于稳定的??时间约１?ｍｉｎ，稳定后温度几乎没有波动。??图２测点温度随时间变化情况??Ｆｉｇ．?２?Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ?ｐｏｉｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｃｈａｎｇｅｓ?ｗｉｔｈ?ｔｉｍｅ??图３为在不同体积流量下，模拟热源温度随??加热功率的变化情况。从图中可以看出，加热功率??越大、体积流量越小，模拟热源面的温度越高。这??是因为体积流量越小，散热器换热效果越差；加热??功率越大，散热器内工质温度越高，换热温差增??大，所以模拟热源温度越高。在模拟热源不超过??６５尤条件下，
明显呈阶梯上升，??热源面与散热面间的温差也越来越大。这是由于??随着加热功率的增加使得换热温差加大，而且模??拟热源与散热面之间存在接触热阻，所以二者之??间的温度差距也越来越大。由温度变化曲线可以??看出，射流微通道散热器的响应速度快、稳定性??好。从改变加热功率到模拟热源温度趋于稳定的??时间约１?ｍｉｎ，稳定后温度几乎没有波动。??图２测点温度随时间变化情况??Ｆｉｇ．?２?Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ?ｐｏｉｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｃｈａｎｇｅｓ?ｗｉｔｈ?ｔｉｍｅ??图３为在不同体积流量下，模拟热源温度随??加热功率的变化情况。从图中可以看出，加热功率??越大、体积流量越小，模拟热源面的温度越高。这??是因为体积流量越小，散热器换热效果越差；加热??功率越大，散热器内工质温度越高，换热温差增??大，所以模拟热源温度越高。在模拟热源不超过??６５尤条件下，当工质体积流量达到２．５?Ｌ／ｍｉｎ以上??时，射流微通道散热器的换热量高达１?０００?Ｗ。??图３模拟热源温度随加热功率的变化情况??Ｆｉｇ．?３?Ｈｅａｔ?ｓｏｕｒｃｅ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ａｓ?ａ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｈｅａｔｉｎｇ?ｐｏｗｅｒ??图４为不同加热功率下，射流微通道散热器??换热系数随工质体积流量的变化情况。由图可见，??随着体积流量的增大，散热器的换热系数不断提??高，增加幅度略有降低，但在测试范围内接近线性??关系。在实验测试的流量范围内提高体积流量对??１１??
本文编号：3234511
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(06)北大核心CSCD
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
图１实验测试系统图??Ｆｉｇ．?１?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｔｅｓｔ?ｓｙｓｔｅｍ??
平均温度；ｒｆ为散热器进出口??工质温度的平均值；４为散热面面积。??实验工质采用去离子水，其相关参数值采用??插值法从物性参数表中得到。??工质流经射流微通道散热器所需的功耗为：??Ｐ＝ｑＡｐ?（３）??式中：如为射流微通道散热器进出口压差。??３实验数据分析??实验中采用去离子水为工质，测试了体积流??量为０．５￣３?Ｌ／ｍｉｎ范围内，加热功率从２００?Ｗ开始??以２００?Ｗ的梯度递增至１?０００?Ｗ或加热面温度超??过６５丈，射流微通道散热器的流动与传热特性。??图２为射流微通道散热器在体积流量为３?Ｌ／??ｍｉｎ时，各测点温度随时间的变化。从图中可以看??出，随着加热功率阶梯式的递增，模拟热源温度、??散热面温度和工质出口温度均明显呈阶梯上升，??热源面与散热面间的温差也越来越大。这是由于??随着加热功率的增加使得换热温差加大，而且模??拟热源与散热面之间存在接触热阻，所以二者之??间的温度差距也越来越大。由温度变化曲线可以??看出，射流微通道散热器的响应速度快、稳定性??好。从改变加热功率到模拟热源温度趋于稳定的??时间约１?ｍｉｎ，稳定后温度几乎没有波动。??图２测点温度随时间变化情况??Ｆｉｇ．?２?Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ?ｐｏｉｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｃｈａｎｇｅｓ?ｗｉｔｈ?ｔｉｍｅ??图３为在不同体积流量下，模拟热源温度随??加热功率的变化情况。从图中可以看出，加热功率??越大、体积流量越小，模拟热源面的温度越高。这??是因为体积流量越小，散热器换热效果越差；加热??功率越大，散热器内工质温度越高，换热温差增??大，所以模拟热源温度越高。在模拟热源不超过??６５尤条件下，
明显呈阶梯上升，??热源面与散热面间的温差也越来越大。这是由于??随着加热功率的增加使得换热温差加大，而且模??拟热源与散热面之间存在接触热阻，所以二者之??间的温度差距也越来越大。由温度变化曲线可以??看出，射流微通道散热器的响应速度快、稳定性??好。从改变加热功率到模拟热源温度趋于稳定的??时间约１?ｍｉｎ，稳定后温度几乎没有波动。??图２测点温度随时间变化情况??Ｆｉｇ．?２?Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ?ｐｏｉｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｃｈａｎｇｅｓ?ｗｉｔｈ?ｔｉｍｅ??图３为在不同体积流量下，模拟热源温度随??加热功率的变化情况。从图中可以看出，加热功率??越大、体积流量越小，模拟热源面的温度越高。这??是因为体积流量越小，散热器换热效果越差；加热??功率越大，散热器内工质温度越高，换热温差增??大，所以模拟热源温度越高。在模拟热源不超过??６５尤条件下，当工质体积流量达到２．５?Ｌ／ｍｉｎ以上??时，射流微通道散热器的换热量高达１?０００?Ｗ。??图３模拟热源温度随加热功率的变化情况??Ｆｉｇ．?３?Ｈｅａｔ?ｓｏｕｒｃｅ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ａｓ?ａ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｈｅａｔｉｎｇ?ｐｏｗｅｒ??图４为不同加热功率下，射流微通道散热器??换热系数随工质体积流量的变化情况。由图可见，??随着体积流量的增大，散热器的换热系数不断提??高，增加幅度略有降低，但在测试范围内接近线性??关系。在实验测试的流量范围内提高体积流量对??１１??
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