基于流体二极管单向热管的设计及其性能测试

发布时间：2021-04-03 01:16

　　随着电子信息技术的快速发展与应用普及,电子元器件的发展呈现出高速、高频以及高集成度的趋势。同时也伴随着电子元器件的功耗日益增加,其散热与传热问题需要得到及时的解决。为此热管的作为高效的散热元件解决了众多领域上的热问题,所以催生出各种用于不同应用场合的热管,其中一种便是单向热管。但现有的单向热管例如重力热管与旋转热管,只可以在外力的作用下才可以使其进行单向传热的工作。为此本论文采用猪笼草结构的流体二极管制造一种新型的单向热管。此单向热管无需外力的作用下,也可以完成一定程度的单向传热的工作。同时该单向热管易加工,尺寸小,质量轻。而本文的研究内容主要为以下三方面内容:1、通过文献的查阅找出能控制液滴定向运动的方法,再从众多方法中得出能够应用在本文单向热管最合适的一种。之后通过使用猪笼草流体二极管进行实验测试,通过实验现象再结合热管理论分析、传热极限分析和热阻分析设计出本文单向热管。同时讨论了管内液体和蒸汽流动的特点、热管的工质的充装量。分析了热管热阻网络图,对传热过程的各个热阻进行分析;2、根据单向热管的设计方案与热管工况的要求,得出制造流体二极管的材料。并根据流体二极管的材质确定了上下底板... 

【文章来源】：广州大学广东省

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

传热热管的工作原理

广州大学硕士学位论文4图1-2传统热管内工质能量转化的过程Fig.1-2Processofenergyconversionofworkingfluidintraditionalheatpipe而单向热管，以重力热管为例其原理如下图1-3，是通过工质在蒸发段受热蒸发汽化,在重力场的作用下流向冷凝段,并在冷凝段放出热量凝结为液体。重力热管有三种，其中两种的传热方向为单向的，有一种传热方向为双向的。下图两种为单向传热的重力热管。左边为热虹吸型，右边为分离式。它们都是冷凝液体依靠重力作用流回蒸发段,然后再继续蒸发、冷凝,如此实现热量从蒸发段到冷凝段的传递和工质在管内的循环。从热量能够更好地传递的方向上，以下图1-3右边的热虹吸型的重力热管为例，当蒸发段在下方时，其管内工质能量转化的过程与传统热管的一样。最后冷凝的液态工质在势能差（这里是重力势能）的作用下，回到蒸发段上。但当热源设置在上方时，由于高势能与低势能的位置没有改变（重力方向没有改变），所以上方为蒸发段时，不但没有液态工质受热相变，而且更没有回流的液态工质。从而使得上方热量不能很好地传至下方。在能量转化的角度上分析，对于另一种单向热管回旋热管也是同样的原因使得其具有单向传热的特性。图1-3两种不同类型的重力热管Fig.1-3Twodifferenttypesofgravityheatpipes

广州大学硕士学位论文4图1-2传统热管内工质能量转化的过程Fig.1-2Processofenergyconversionofworkingfluidintraditionalheatpipe而单向热管，以重力热管为例其原理如下图1-3，是通过工质在蒸发段受热蒸发汽化,在重力场的作用下流向冷凝段,并在冷凝段放出热量凝结为液体。重力热管有三种，其中两种的传热方向为单向的，有一种传热方向为双向的。下图两种为单向传热的重力热管。左边为热虹吸型，右边为分离式。它们都是冷凝液体依靠重力作用流回蒸发段,然后再继续蒸发、冷凝,如此实现热量从蒸发段到冷凝段的传递和工质在管内的循环。从热量能够更好地传递的方向上，以下图1-3右边的热虹吸型的重力热管为例，当蒸发段在下方时，其管内工质能量转化的过程与传统热管的一样。最后冷凝的液态工质在势能差（这里是重力势能）的作用下，回到蒸发段上。但当热源设置在上方时，由于高势能与低势能的位置没有改变（重力方向没有改变），所以上方为蒸发段时，不但没有液态工质受热相变，而且更没有回流的液态工质。从而使得上方热量不能很好地传至下方。在能量转化的角度上分析，对于另一种单向热管回旋热管也是同样的原因使得其具有单向传热的特性。图1-3两种不同类型的重力热管Fig.1-3Twodifferenttypesofgravityheatpipes


本文编号：3116326