基于多孔吸液芯的超薄铝平板热管的制造及其传热性能研究

发布时间：2020-09-17 18:36

　　近年来电子设备热管理要求日益提高,相变热管因为高效的传热效率而被广泛使用。在相变热管中,铝平板热管传热面积更大、成本更低,在热源面积较大的场合具有更好的适应性,但传统铝平板热管厚度较厚,且吸液芯结构主要为挤压微沟槽,毛细性能低下。因此本文基于连续挤压技术和相变压扁工艺提出了一种制备基于多孔吸液芯的超薄铝平板热管的新型制造方法——二次成型制造方法,在在制备得到厚度只有1.5mm的超薄铝平板热管的同时,为超薄铝平板热管引入了多孔吸液芯结构,提高了铝平板热管的毛细极限。实验结果表明,多孔吸液芯能有效提高超薄铝平板热管的传热性能和极限传热功率。主要研究工作如下:(1)对适用于超薄铝平板热管的多孔吸液芯结构的成型机理进行了探索,并采用车削法得到的铝纤维制备烧结铝纤维多孔结构,通过编织机编织和表面腐蚀处理方法制备铝纤维束编织网多孔结构。另外采用量角法和高速摄像法研究了多孔吸液芯的润湿性能,并通过红外热成像法测试了多孔吸液芯的毛细上升高度和上升速率,进而综合分析各种多孔吸液芯结构的综合毛细性能。(2)通过压扁试验法对连续挤压预成型体的结构和吸液芯的引入位置进行了研究,并以传统铝平板热管的制造工艺为基础,研究确定了具有多孔吸液芯的超薄铝平板热管的制造工艺,同时设计了相应的传热性能测试平台,对超薄铝平板热管的启动性能和稳态性能进行实验测试。(3)通过对比传统光滑内壁的超薄铝平板热管与具有多孔吸液芯的超薄铝平板热管的传热性能,验证了多孔吸液芯对超薄铝平板热管的传热性能的强化效果。本文研究了多孔吸液芯超薄铝平板热管在水平状态下的传热性能,并对比分析了多孔吸液芯结构、倾斜角度和冷却端流速对超薄铝平板热管传热性能的影响,对结构和工况等因素对超薄铝平板热管传热性能的作用机制进行了深入探讨。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TK172.4
【部分图文】：

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a）相变热管 b）计算机热管理 c）LED 热管理[17]图 1-1 相变热管应用实例综上所述，相变热管具有传热系数高（可达 5000~10000 W/m·K）、良好等温性有效利用有限的散热空间、无需额外动力源驱动进行传热等优点，具有非常好的用前景，而铝平板热管因为其传热面积更大、成本更低，在热源面积较大的场合好的适应性。目前业界对于铝平板热管更多的是直接采用挤压成型的无毛细结构内壁管材或具有光滑挤压微通道的管材进行铝平板热管的研究，并且由于挤压成的限制，挤压厚度较小的铝平板热管型材的难度较大，挤压模具容易损坏，产业大，现有研究中几乎没有对厚度较薄的微铝平板热管的研究，对铝平板热管的吸构方面的研究也是目前研究中所缺乏的。为了针对铝平板热管的吸液芯结构作深究，需先了解铝平板热管的传热机制和常用热管吸液芯结构的工作原理，下面将个方面进行展开介绍。

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华南理工大学工程硕士学位论文管（见图 1-2），一般在管内壁设计纵向挤压槽道作为毛细芯。另外，平板具有加强筋结构，这是由于热管工作过程中，管内工质发生液-气相变，会导汽压力急剧增大，纵宽比小的平板热管会出现受力不平衡的问题，而加强筋提供支撑，保证平板热管在内部压力急剧增大的时候不发生变形。同时，所筋还可将平板热管分隔为若干个尺寸相同的腔体，可看作彼此独立的多根热在其中的某个腔体失效时，其他腔体不会受到影响，可保证热管的正常工作

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图 1-2 铝平板热管实物图及截面图1.2.2. 铝平板热管的传热机制如 1.1 节所述，相变热管是利用热传导的原理以及液体工质在封闭真空管内液-气相变过程的相变潜热进行热量的快速传递的，工作过程中，平板热管在轴向可以分成三段包括蒸发段、绝热段和冷凝段。蒸发段是指热管直接接触热源的一端，另一端则为冷凝段，中间过渡部分为绝热段。

【参考文献】