阵列喷雾冷却换热特性及表面温度均匀性实验研究

发布时间：2017-10-21 10:14

  本文关键词：阵列喷雾冷却换热特性及表面温度均匀性实验研究

  更多相关文章： 阵列喷雾 循环封闭系统 换热特性 温度分布均匀性 模块化冷却器

【摘要】：电子设备集成度和功率密度的不断提高,导致电子元件散热问题越显突出,传统散热方式己很难满足其散热要求。相比,喷雾冷却技术因其散热高效,温控良好,工质需求量少等优势在传热领域受到研究者广泛的关注,具有广阔的应用前景。目前喷雾冷却的研究多集中在单喷嘴或两喷嘴的小尺寸面换热机理方面,本文以大功率固体激光器散热工程应用为背景,设计标准模块化冷却器,针对大喷淋表面研究了沸腾区阵列喷雾冷却换热特性。主要研究工作如下：(1)以R134a和R407c为冷却工质,设计搭建了封闭式循环喷雾冷却实验系统,并计算分析了喷嘴雾化特性,结果表明：同一工况下,R407c雾化液滴的Suater平均直径小于R134a,且液滴Suater平均直径随着喷雾压降的增大均会变小。(2)设计排布喷嘴阵列,计算最优喷雾高度,优化冷却液流道结构,研制出阵列喷雾模块化冷却器,并测试验证了整个喷嘴阵列喷雾的均匀性。(3)以封闭式喷雾冷却系统为实验平台,探索了喷雾流量、喷雾压力、工质入口温度、冷却工质、表面肋结构对阵列喷雾冷却换热特性的影响规律,喷雾流量和压力的增大,使得液滴数增加增强了换热能力；工质入口温度的提高增强了沸腾换热；肋结构能明显改善换热性能；介质R407c换热性能较优于R134a。之后,实验研究了阵列喷雾表面温度分布不均匀性的影响因素,阵列喷雾下表面液膜自由流动区域温度分布更趋于均匀,流量的增加也能改善温度不均匀性。(4)优化实验工况参数,进行模块化冷却器换热特性测试,结果表明：冷却器具备热流密度170W/cm2的冷却能力,并保持较低的冷却表面温度,同时温度不均匀度偏差为1.55℃；控制喷雾入口介质温度为12℃时,热流密度达到127W/cmm2,冷却液进出压差在0.35MPa以内,同时加热表面宽度方向温差只有0.6℃。
【关键词】：阵列喷雾 循环封闭系统 换热特性 温度分布均匀性 模块化冷却器
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK124
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 1 绪论15-25
• 1.1 课题的研究背景15-17
• 1.2 几种典型的冷却技术17-20
• 1.2.1 微通道冷却17
• 1.2.2 热管17-19
• 1.2.3 半导体制冷19-20
• 1.2.4 喷雾冷却20
• 1.3 喷雾冷却技术的研究进展20-23
• 1.3.1 换热机理20-21
• 1.3.2 喷雾影响因素21-23
• 1.4 本文的研究目的与主要研究内容23-25
• 1.4.1 研究目的23-24
• 1.4.2 主要研究内容24-25
• 2 喷雾冷却实验系统25-48
• 2.1 冷却介质的选择和系统的热力计算25-27
• 2.1.1 冷却介质的选择25-26
• 2.1.2 系统的热力计算26-27
• 2.2 封闭式循环喷雾系统简介27-35
• 2.2.1 供液喷雾系统主要组件28-30
• 2.2.2 加热系统30-33
• 2.2.3 数据采集与测量系统33-35
• 2.3 喷嘴选定及喷雾特性评价参数估算35-41
• 2.3.1 喷嘴的设计选定35-36
• 2.3.2 喷雾特性评价参数估算36-41
• 2.4 阵列喷雾及模块化冷却器设计41-47
• 2.4.1 多喷嘴阵列排布41-44
• 2.4.2 喷雾腔体流道结构设计44-46
• 2.4.3 模块化冷却器件设计46-47
• 2.5 本章小结47-48
• 3 喷雾相变冷却实验过程及误差处理48-55
• 3.1 实验内容及步骤48-50
• 3.1.1 实验目的48
• 3.1.2 实验内容48-49
• 3.1.3 实验步骤49-50
• 3.2 换热性能评价参数50-53
• 3.2.1 热流密度50
• 3.2.2 对流换热系数50
• 3.2.3 换热表面温度50-51
• 3.2.4 温度非均匀度51
• 3.2.5 其他参数51-53
• 3.3 实验误差处理及分析53-54
• 3.3.1 热源热损失分析53
• 3.3.2 实验测量误差分析53-54
• 3.4 本章小结54-55
• 4 阵列喷雾冷却换热特性研究55-85
• 4.1 阵列喷雾换热影响因素55-73
• 4.1.1 介质流量对换热的影响55-58
• 4.1.2 入口温度对换热的影响58-61
• 4.1.3 入口压力对换热的影响61-64
• 4.1.4 喷雾介质对换热的影响64-69
• 4.1.5 表面肋结构对换热的影响69-73
• 4.2 阵列喷雾表面温度均匀性影响因素73-79
• 4.2.1 喷雾特性对温度均匀性影响73-75
• 4.2.2 喷雾流量对温度均匀性影响75
• 4.2.3 喷雾介质对温度均匀性影响75-77
• 4.2.4 肋结构对温度均匀性影响77-79
• 4.3 模块化冷却器的阵列喷雾冷却换热试验79-83
• 4.4 本章小结83-85
• 5 总结与展望85-87
• 5.1 结论85-86
• 5.2 展望86-87
• 致谢87-88
• 参考文献88-92

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本文编号：1072770