三种异形微通道环路热管的热性能分析

发布时间：2020-11-18 16:13

　　 随着电力电子、新能源汽车电池和高功率LED等工业技术的快速发展,热源正逐渐向着空间小型化和高热流密度化方向转变,然而传统散热装置的传热性能在狭小空间内散热有限,故对于新型高散热性能热管的研究日臻重要。本文结合环路热管易于启动和脉动热管厚度较薄的优点,设计出三种异形微通道环路热管样品。三种热管均以微通道结构代替传统环路热管的毛细吸液芯作为蒸发器,分别为树状仿生微通道环路热管、平行微通道环路热管和自相似分形微通道环路热管。本文采取实验研究为主、数值模拟研究为辅的方法对三种热管进行传热性能分析,即在不同充液率和不同倾斜角度下,探究热管的运行特性、启动特性和热阻特性。首先,对于运行特性,树状仿生微通道环路热管和平行微通道环路热管均存在波动式稳定、保持式稳定、平台式非稳定和上升式非稳定四种现象,而自相似分形微通道环路热管只存在保持式稳定和上升式非稳定两种现象。其次,对于启动特性,三种热管的启动温度均随充液率的增加而增大,不同点在于树状仿生微通道环路热管在不同充液率下启动温度随倾斜角的变化整体上呈“W”型趋势,倾斜角在60°位置启动温度最低,而另外两种热管在90°位置最利于启动。最后,对于热阻特性,树状仿生微通道热管中波动式稳定现象的最佳热阻条件为充液率30%、倾斜角度60°,保持式稳定现象的最佳热阻条件为充液率45%、倾斜角度60°;平行微通道环路热管中波动式稳定现象的最佳热阻条件为充液率30%、倾斜角度90°,保持式稳定现象的最佳热阻条件为充液率60%、倾斜角度90°;自相似分形微通道环路热管中最佳热阻出现在充液率为45%、60%或75%时90°倾斜角条件下,运行特性为保持式稳定现象。综合实验和数值模拟的结果对比三种热管,树状仿生微通道环路热管的热性能最佳,其次为平行微通道环路热管,自相似分形微通道环路热管的热性能最低。但是,由于蒸汽“返流”造成湍流波动的影响,树状仿生微通道环路热管在稳定现象中蒸发器的平均温度波动幅度也最大。
【学位单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TK172.4
【部分图文】：

体积较大的塔式散热器目前包括空冷和冷板在内的传统冷却装置对于高热流密度的电子元件散热

图 1.2 传统回路热管结构示意图所示，传统环路热管由蒸发器、储液器、冷凝器、蒸汽和蒸发器和储液器内置烧结而成的毛细吸液芯，其余部分均器为整个热管的核心，内置的毛细吸液芯用于产生毛细力器起到将流入其中的过热蒸汽冷凝为液体的作用；储液器

图 1.3 圆柱形和平板型环路热管实物图在工质与充液率方面，Ku[5]等人设计出一种使用氨作为工质的环路热管了与充液率相关的蒸汽产生率是控制热管启动的重要因素。Lee[6]等人利的方法研究了充液率和热通量的关系，热管工质为去离子水，获得的高性[7]
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本文编号：2888908