航空电子器件喷雾冷却研究

发布时间：2020-09-25 16:08

　　随着半导体技术的迅猛发展,航空电子器件的散热问题也日益凸显,如何对航空电子器件进行高效冷却,控制其温度在安全范围内,成为保障航空安全的重要问题。喷雾冷却技术以其换热效率高、工质使用少、换热面温度均匀成为解决航空电子器件散热问题的重要手段。本文通过搭建实验平台,进行了喷雾冷却实验,研究了喷雾高度、喷射角度、喷雾压力和加热功率等因素对喷雾冷却性能的影响,为航空电子器件喷雾冷却系统的应用提供了实验支撑。首先在常温常压条件下,对光滑换热面进行了的实验研究,主要工作如下:1.围绕临界高度进行实验,保持喷雾压力、喷射角度和加热功率不变进行实验,指出存在一个喷雾高度使得喷雾冷却效果最佳,但该喷雾高度小于临界高度。2.通过理论计算的方法,探究了喷雾压力对喷雾粒径和液滴速率的影响,并基于上述结果,分析了喷雾压力对换热效果的影响曲线,实验证明喷雾压力为0.6MPa时,喷雾冷却效果最佳,喷雾压力升高对于热流密度的提高先促进后抑制。3.对于倾斜式喷雾,分析了固定高度改变倾角和使喷雾底圆与换热面内切改变倾角两种倾斜方式对于换热效果的影响,指出第二种倾斜方式对换热具有促进作用,并得出在30°时换热效果最佳。随着加热功率的升高,喷雾冷却的换热系数随之降低,当喷雾压力较低时,这种趋势较为明显。进一步,搭建了低压喷雾室,研究了低压条件下的喷雾高度、喷雾压力、加热功率与喷雾室压力对换热的影响,研究结果证明,降低喷雾室压力对换热能力有明显的提升作用,喷雾室压力逐渐降低时,热流密度呈指数上升。低压条件促使换热面进行核态沸腾,得到的最大热流密度相较于常压条件增加了近100%。同时,换热面的温度也高于常压条件下,但总体上温度处于安全工作范围之内。
【学位单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V243
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号说明
第一章绪论
    1.1 课题背景与研究意义
    1.2 电子器件高效冷却技术
        1.2.1 微通道冷却技术
        1.2.2 射流冷却技术
        1.2.3 喷雾冷却技术
    1.3 喷雾冷却换热机理与影响因素
        1.3.1 喷雾冷却换热机理
        1.3.2 喷雾冷却的影响因素
    1.4 本文主要研究内容
第二章喷雾冷却实验系统设计
    2.1 喷雾冷却实验系统设计
        2.1.1 模拟热源系统
        2.1.2 喷雾供液系统
        2.1.3 数据采集系统
        2.1.4 低压实验结构
    2.2 实验方法
        2.2.1 实验步骤与实验安排
        2.2.2 K型热电偶的标定
        2.2.3 实验数据处理
        2.2.4 实验误差分析
    2.3 本章小结
第三章常压条件下喷雾冷却换热特性研究
    3.1 喷雾高度的影响
    3.2 加热功率的影响
    3.3 喷雾压力的影响
        3.3.1 液滴的索特平均直径
        3.3.2 液滴的出口速率
    3.4 喷射角度的影响
    3.5 本章小结
第四章低压条件下喷雾冷却换热特性研究
    4.1 低压喷雾室与实验方法
    4.2 加热功率的影响
    4.3 喷雾高度的影响
    4.4 喷雾压力的影响
    4.5 喷雾室压力的影响
    4.6 本章小结
第五章总结与展望
    5.1 全文工作总结
    5.2 后续工作展望
致谢
参考文献

【参考文献】