带气液分离腔树状分型微通道热管性能研究

发布时间：2020-07-02 03:55

【摘要】：新型的电子元件散热解决办法中,脉动热管和板式环路热管极有潜力,但是也都存在各自的缺点。板式环路热管抗重力性能好、热管适用范围广,但是毛细芯较厚不利于狭小空间内布置;脉动热管因为两相流动交替演变和较低的流动阻力使得传热极限较高,但是热负荷和充液率的匹配难度大,使之存在启动困难的问题。本文的研究中,结合脉动热管和板式环路热管的优点,以仿生微通道作为蒸发器,在冷却管路进行气液分离设计。得到一种超薄的新型闭环热管(Bionic Loop Heat Pipe,BLHP)。并开展了实验研究和数值模拟,研究了30%~70%充液率下BLHP的运行特性和启动特性,实验结果表明:BLHP运行方向为逆时针单向循环;BLHP启动条件与功率无关,而是存在温度阈值,最低启动温度为36.5℃;充液率70%时热阻最低(低至0.12K·W~(-1)),启动时间最短为43s;可视化观测到,塞状流存在于低功率运行时的蒸汽管,功率区间为2~5W;环状流为过渡阶段流型,为5~10W加热功率时某个时期出现;10W以上加热功率蒸汽管内流型为喷射流;数值模拟结果表明:气液分离腔能增大两侧管道的密度差,在气液分离腔的两相分离作用下,热管成为了热虹吸管,具有单向循环特性;过热蒸汽从管道进入气液分离腔时,在上升和融合过程对气液分离腔壁面冷凝液膜产生冲击,可以减薄凝结液膜厚度,促进滴状凝结的产生;“蒸汽返流”现象是由于冷凝界面的位置上下波动引起的压力变化所致,并非传热极限。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK172.4
【图文】：

图 1.1 脉动热管系统示意图管的启动和换热特性进行深入研究对于热管的优化具有，脉动热管内部两相流型演化过程与其传热性能息息相内工质的两相运动特征也成为认识其振荡传热机理的重流型，国内外学者选用透明石英管型和表面透明槽道型，Tong 等[6]报道了甲醇为工质、内径 1.8 mm 的玻璃脉果：在热管加热段段观察到核态沸腾以及汽塞断裂、气现象。随着加热功率的增大工质逐渐由高频小幅度振荡到不稳定循环，最终变成稳定地定向循环运动。随后，定向循环运动的现象，一系列的研究也指出脉动热管循荡流动更强。后续的学者开始对脉动热管的定向循环流pson, H.B. Ma 等[7]一些学者发现不等径的设计可以促有偶 Liu 等[8]采用双直径分别为 2mm 和 1.6mm 的热管

图 1.2 板式环路热管示意图组成，各组成部件之间通过焊接方式连接，板式环路热管细吸液芯。板式环路热管的蒸发器为包含吸液芯的封闭板蒸发器吸收热量使工质汽化，并在毛细孔的气液界面产生驱动蒸汽通过蒸汽管线流入冷凝器，蒸汽在冷凝器中凝结下流回蒸发器[13]，它因为具有拓展性好,换热效率高等优常采用板式蒸发器以贴合平面热源，其启动温度较低，主者重力辅助回液，但能提供足够毛细力却不影响液体在吸度的吸液芯往往较厚[14, 15]，无法在狭小空间内布置。小空间平板热源散热问题。Hong 等[16]设计了一种新型的行微通道做蒸发器，并分别设计了矩形、平行四边形、梯对比实验，实验结果表明平行四边形的蒸发器启动最快，，因为平行四边形蒸发器出入口汇集处和分支管路分配的向循环并减少振荡。

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本文编号：2737704