平板型蒸发器环路热管传热特性研究

  目前，随着电子设备不断向着微型化和高集成度的趋势发展，电子装置的体积变得越来越小，功能越来越强大，消耗的功率也越来越大。由于电子元器件在工作过程中产生的热量若不能及时地排到环境中，会造成热量在电子系统中积聚，最终使电子设备温度不断攀升，最终发生故障而不能正常工作。因此高功率电子设备的散热问题成为了制约电子信息技术以及航空航天领域发展的关键技术之一。 环路热管具有反重力性能好、传热能力强、等温性好、传输距离长和结构设计灵活等优点，在电子散热领域具有良好的应用前景。其中平板型蒸发器环路热管由于其扁平的蒸发器设计，能够使其与平面热源充分接触，而且蒸发器厚度能够减少至10mm以下，使其能够应用小型电子器件里狭小的散热空间中。另外，，平板型蒸发器的温度梯度和工质流动的速度梯度夹角较小，从场协同角度看，平板型环路热管比传统圆柱型环路热管更有优势。 本论文通过实验和建立数学模型来研究平板型蒸发器环路热管的传热特性。本论文里所开发的环路热管属于微小型铜-水环路热管，蒸发器厚度为8mm，可用于大功率的电子散热。在实验方面，分析了在启动和运行过程中出现温度振荡的原因及冷凝器位置和摆放方向对传热性能的影响。然后根据环路热管的传热特性建立了一个用于模拟启动过程的数学模型，该模型与实验数据定性吻合良好，能够为环路热管的工程设计提供理论基础及指导。根据本文的实验研究和理论分析可得到如下主要结论： （1）平板型蒸发器环路热管在启动和运行过程中可能会出现温度振荡现象。蒸发芯中毛细力不足和储液器中工质的两相分布改变是温度振荡的主要原因。 （2）在一定热负荷下，热沉温度越高，环路热管的运行稳定性越好，但不利于高功率的散热。 （3）冷凝器位置对环路热管的启动性能影响明显，当其位置越靠近蒸发器出口，热管启动越平滑，而随着冷凝器位置向储液室进口方向移动，启动时间会急剧上升，而且伴随着不稳定的温度振荡和温度过冲现象出现。 （4）在低功率时，摆放位置对传热特性的影响要比冷凝器位置要明显。在高功率时，重力的作用就显得不明显了，冷凝器位置成为决定工作温度的主要因素。 （5）建立了一个平板型蒸发器环路热管的热力学模型，模拟了环路热管在不同冷凝器位置下的启动过程。该模型能够准确地计算出环路热管运行时的饱和蒸汽温度和储液室温度。

【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK124
【目录】：

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