微型平板热管传热性能的研究

发布时间：2017-05-04 08:08

  本文关键词：微型平板热管传热性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：时代在进步,电子科学技术也在进步。电子元器件的发展趋势是朝着高频、高速、集成化和模块化,而这种趋势带来的后果是电子元器件的高热流密度散热问题成为了阻碍技术发展的难点。高效的散热手段是电子行业继续进步必不可缺的保证。而小型平板热管的传热机理是工质液体在腔内蒸发和冷凝,在相变过程中完成热量从热源到热沉的传递,因此平板热管也就具备了体积小巧、传热能力强、对热流的控制精确、温度均匀性好、对工作环境要求低等优点,在电子设备热设计中十分流行。因此,本文设计而且制作了一种内部具有矩形沟道类型的平板热管,之后对热管内部的相变和温度均匀性进行了数值模拟,还对影响其传热性能的主要因素做了实验测试;主要工作内容如下:首先,针对平板热管的工作机理,根据传热学及热设计知识,研究了平板热管的传热极限,计算并得到毛细极限是限制平板热管传热性能的主要参数。然后,根据平板热管的工作原理,利用数值仿真软件Fluent对文章所设计的平板热管内部相变采取了数值仿真,通过分析仿真结果发现,平板热管的内部相变中产生气泡的数量、气泡温度、上升速度受热源位置不同的影响,热源放置在平板热管中间时,效果最好。通过计算得到两种热扩散器的上表面的温度分布,从结果中发现,平板热管相比较于纯铝板热扩散器有更好的传热能力和温度均匀性。接着,通过设计计算出实验所用平板热管所需的参数和材料。之后对设计的热管进行制作,经过机械加工、清洗、焊接与检漏、抽真空与注液等工序之后成功制成了平板热管试件。最后,在通过平板热管性能测试实验,以去离子水为工质,研究平板热管的性能,得到了较好的结果:平板热管在热源功率为60W~90W的时候有最佳的散热效果,同时,内部加工有矩形沟道的样板传热能力较强。充液率的微小改变也能对平板热管的工作性能造成很大的影响,本实验中平板热管样板的充液率的最优值为30%。热源的放置位置也会对平板热管的传热性能造成很大的影响,本实验中热源放置的最佳位置是在平板热管的中间,此时扩散热阻最小,工作性能最好。
【关键词】：平板热管 传热极限 测试实验
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK124
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 有吸液芯平板热管的相关研究13-14
• 1.2.2 无吸液芯平板热管的相关研究14-15
• 1.3 本文主要工作15-16
• 第二章 平板热管传热的基本理论16-29
• 2.1 热管的Cotter理论16-19
• 2.1.1 热管内部的毛细压平衡16-17
• 2.1.2 热管内部蒸汽和液体的流动17-18
• 2.1.3 热管内部气-液界面压差与质量流之间的关系式18
• 2.1.4 热流量与质量流量之间的关系18-19
• 2.2 平板热管传热极限的分析19-28
• 2.2.1 连续流动极限21-22
• 2.2.2 声速极限22-23
• 2.2.3 携带极限23-24
• 2.2.4 黏性极限24
• 2.2.5 沸腾极限24-25
• 2.2.6 毛细极限25-27
• 2.2.7 平板热管理论计算结果27-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第三章 平板热管传热数值模拟与分析29-41
• 3.1 热分析软件FLUENT简介29-30
• 3.2 平板热管工质相变仿真30-33
• 3.2.1 UDF编译31
• 3.2.2 网格划分和边界条件31
• 3.2.3 仿真结果分析31-33
• 3.3 平板热管温度均匀性研究33-40
• 3.3.1 模型建立35-38
• 3.3.2 网格划分38
• 3.3.3 边界条件38
• 3.3.4 仿真结果分析38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 平板热管的设计和制作41-50
• 4.1 平板热管的设计41-44
• 4.1.1 平板热管外壳设计及选材41-42
• 4.1.2 平板热管工质的选择42-43
• 4.1.3 平板热管矩形沟道的设计43
• 4.1.4 平板热管注液量的计算43-44
• 4.2 平板热管的制作44-48
• 4.2.1 机械加工44-45
• 4.2.2 清洗45-46
• 4.2.3 焊接与检漏46-47
• 4.2.4 抽真空与注液47-48
• 4.3 本章小结48-50
• 第五章 平板热管传热性能的实验研究50-62
• 5.1 实验系统总体设计50
• 5.2 影响平板热管传热性能的主要因素50-51
• 5.3 实验准备51-54
• 5.4 实验结果及分析54-61
• 5.4.1 平板热管的表面温度分布55-56
• 5.4.2 有无沟道对平板热管传热能力的作用56-57
• 5.4.3 充液率对平板热管传热热能力的作用57-58
• 5.4.4 热源位置对平板热管散热性能的影响58-59
• 5.4.5 实验数据与理论计算对比59-61
• 5.5 本章小结61-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 6.1 本文总结62-63
• 6.2 展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-68
• 攻硕期间取得的成果68-69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 张亚平;余小玲;周恩民;冯全科;;新型径向平板热管传热性能的实验研究[J];西安交通大学学报;2007年07期

  本文关键词：微型平板热管传热性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：344693