脉动热管传热性能研究

发布时间：2017-04-23 19:09

  本文关键词：脉动热管传热性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着电子芯片等元器件不断向高频、高速运行和小型化的发展,热流密度越来越高,散热问题成为影响电子元器件性能和可靠运行的关键问题之一。同传统热管相比,脉动热管结构简单、传热性能好、随意弯曲等优点,是解决电子元器件散热问题的有效途径之一。脉动热管的传热性能受到很多因素的影响,如热管结构与尺寸、工质物性、充液率、倾斜角、加热方式与重力等。近些年来的研究表明脉动热管的传热特性与工质热物性密切相关。本课题首先研究了以水和乙醇为工质的脉动热管,确定了脉动热管有效运行的最佳充液率和乙醇溶液的浓度,进而研究了氧化石墨烯和表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)对以去离子水和乙醇为工质的脉动热管传热性能的影响。研究发现:1、以乙醇溶液为工质的脉动热管传热效率最大对应的最佳浓度和最佳充液率均是50%。2、氧化石墨烯对以去离子水为工质的脉动热管传热性能具有强化作用,而对以乙醇溶液为工质的脉动热管传热性能强化作用较差。氧化石墨烯对以去离子水为工质的脉动热管传热性能的强化作用受功率的影响。在加热功率低于20W时,氧化石墨烯对脉动热管的强化作用较弱;当功率在30~60W之间时,氧化石墨烯的脉动热管的强化作用较强,在3.71~11.33%之间,且随功率的增加逐渐增强;但由于氧化石墨烯的沉降,随着功率继续增大,强化作用逐渐减弱,最终在80W之后,反而削弱热管的传热性能。3、表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)能强化以去离子水为工质脉动热管的传热性能,且浓度越大强化作用越强,但热管的有效工作范围和强化区域将减小。SDS对以去离子水为工质脉动热管的传热性能的强化作用受加热功率的影响。随功率的增大,强化作用先增强后减弱,当功率足够大时,反而会削弱热管的传热性能,且浓度越大所需要的功率越小。SDS对以乙醇溶液为工质脉动热管传热性能的强化作用较强,且加热功率在20~60W之间比较明显,高达5.4~13.74%。SDS能增大脉动热管中乙醇溶液振动频率,降低波动幅度,且能加快稳定脉动流的形成。
【关键词】：脉动热管 氧化石墨烯 表面活性剂 强化传热
【学位授予单位】：天津商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK172.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-25
• 1.1 研究意义9-10
• 1.2 脉动热管简介10-13
• 1.2.1 脉动热管结构分类及特点11
• 1.2.2 脉动热管的工作原理11-12
• 1.2.3 脉动热管的优点12-13
• 1.3 脉动热管研究现状13-23
• 1.3.1 实验研究13-20
• 1.3.2 理论研究20-23
• 1.3.3 数值模拟23
• 1.4 脉动热管的应用23-24
• 1.5 本文研究内容24-25
• 第二章 脉动热管实验系统25-33
• 2.1 脉动热管的设计25-29
• 2.1.1 管径的选择25-26
• 2.1.2 热管壁厚的选择26-27
• 2.1.3 弯头数及蒸发段和冷凝段长度的选取27-28
• 2.1.4 工质的选择28-29
• 2.2 脉动热管的制作与检漏29-30
• 2.3 脉动热管的充液30-31
• 2.4 脉动热管的实验系统31-32
• 2.4.1 实验系统的设计31
• 2.4.2 实验系统的操作步骤31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 乙醇溶液脉动热管的传热特性33-39
• 3.1 乙醇溶液脉动热管的最佳浓度33-35
• 3.2 乙醇溶液脉动热管的最佳充液率35-38
• 3.3 本章小结38-39
• 第四章 氧化石墨烯对脉动热管传热特性的影响39-48
• 4.1 氧化石墨烯对以去离子水为工质脉动热管传热特性的影响39-43
• 4.1.1 氧化石墨烯对以去离子水为工质脉动热管温差与热阻的影响39-41
• 4.1.2 氧化石墨烯对以去离子水为工质脉动热管的强化作用41-43
• 4.2 氧化石墨烯对以乙醇溶液为工质脉动热管传热特性的影响43-47
• 4.2.1 氧化石墨烯对以乙醇溶液为工质脉动热管温差与热阻的影响43-45
• 4.2.2 氧化石墨烯对以乙醇溶液为工质脉动热管的强化作用45-47
• 4.3 本章小结47-48
• 第五章 表面活性剂SDS对脉动热管传热特性的影响48-57
• 5.1 表面活性剂SDS对以去离子水为工质脉动热管传热特性的影响48-51
• 5.1.1 SDS对以去离子水为工质脉动热管温差与热阻的影响48-50
• 5.1.2 SDS对以去离子水为工质脉动热管的强化作用50-51
• 5.2 表面活性剂SDS对以乙醇溶液为工质脉动热管传热特性的影响51-56
• 5.2.1 SDS对以乙醇溶液为工质脉动热管温差与热阻的影响51-53
• 5.2.2 SDS对以乙醇溶液为工质脉动热管的强化作用53-54
• 5.2.3 SDS对脉动热管工质脉动的影响54-56
• 5.3 本章小结56-57
• 第六章 结论与展望57-58
• 6.1 结论57
• 6.2 展望57-58
• 参考文献58-63
• 发表论文及参加科研情况说明63-64
• 致谢64-65

【参考文献】

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本文编号：322876