微槽群表面喷雾冷却换热特性

在闭式循环喷雾冷却系统中,以蒸馏水为工质,喷雾体积通量从0.938 L/(m2·s)增至12.73 L/(m2·s)的情况下,实验研究了微槽群表面的槽道尺寸对喷雾冷却换热性能的影响.结果表明:微槽群表面可明显提升换热效果,提升程度取决于槽道尺寸和喷雾流量.小流量(1.146~1.604 L/(m2·s))时,最佳槽面结构槽深、宽、间距分别为0.5、0.4、0.6 mm;大流量(12.73 L/(m2·s))时,最佳槽面槽深、宽、间距分别为0.5、0.2、0.4 mm,在表面温度为80℃时,其热流密度达202.5 W/cm2.从光面喷雾与微通道流动换热相结合的角度,给出了微槽群表面喷雾冷却强化换热机理;推导了反映蒸发换热特性和槽道尺寸对换热影响的微槽群表面量纲一换热准则方程,可方便用于工程设计.     

垂直矩形微槽群内部相变换热的实验研究

以无水乙醇和水为工质,对垂直带有微槽群的紫铜基板表面的相变换热的特征进行了实验研究.结果表明,微槽宽度越窄,深度越深且液位越高,微槽群板的蒸发换热能力越强;工质为蒸馏水,基板温度低于130℃时,其最大蒸发换热强度达到5.36×105W/m2,工质为无水乙醇,基板温度低于108℃时,其最大蒸发换热热流密度超过3.51×105W/m2.换热强度高于在光滑表面的池沸腾换热强度.     

矩形微槽微冷系统相变换热实验的研究

对不同尺寸的矩形竖直微槽群表面相变换热微冷系统在液位高度及微槽表面尺寸等因素影响下的相变换热效果进行了文验研究．实验确定了获得最大热流密度时的微槽表面尺寸为槽宽、槽深以及槽间距分别为0．2mm、0．8mm、0．2mm以及槽道数目为50的微槽;实验表明液位高度与相变换热强度有很大的关联,并且液位高度存加热中心时获得最大热流密度,当液位高度低于加热中心的时候,液位越高,换热强度越好,当液位高度高于加热中心的时候,液位高度与换热强度没有很大的关联．     

丝网热管换热性能的实验研究

为研究纳米流体工质的丝网热管的换热性能,制作了简单的丝网热管传热性能测试装置.实验采用SiO2纳米流体为工质,对在不同的充液率、浓度、热管倾角以及不同纳米颗粒粒径情况下丝网热管的热阻进行了研究.研究表明:丝网热管在充液率为60%、质量分数为1%、倾角为30°以及纳米粒径为30 nm时,换热性能处于最佳.研究结果为SiO2纳米流体工质在热管散热器中的运用提供理论依据.     

纳米填料对储能式散热器性能影响的数值研究

针对储能式电子器件散热器性能受相变材料较低导热能力限制的问题,采用添加高导热纳米填料的方法提高相变材料的表观导热系数,并对储能式散热器的性能提升潜力进行分析. 在短时大功率加热(热流密度为10 W/cm2)的条件下,对以二十烷为相变材料的储能式散热器在添加碳纳米管填料之后的工作过程(熔化和凝固传热)进行了三维数值模拟. 结果显示,由于相变材料表观导热系数的提高,散热器的性能随碳纳米管添加量的增加而提升,其提升程度与添加量呈近似线性相关| 当加入体积分数为10%的碳纳米管时,散热表面的最大温升相对于无碳纳米管的情形降低了8 ℃,散热器的等效总热阻则降低了14%,说明该方法是提高储能式散热器性能的有效途径．     

碳纳米管纳米流体对液冷式CPU换热性能的改善

针对液冷式CPU（central?processing?unit）散热器散热效果差的问题,设计了液冷式CPU散热器的换热性能实验系统. 该实验系统使用基液丙二醇-水,Al2O3纳米流体和多壁碳纳米管（MWCNTs）纳米流体进行换热实验,采用单变量法对实验条件进行控制. 当加热功率为18.26 W时,基液丙二醇-水的热阻值为0.859 ℃/W,质量分数0.135%的Al2O3纳米流体的热阻值为 0.751 ℃/W,质量分数0.135%的多壁碳纳米管纳米流体的热阻值为0.739 ℃/W,质量分数0.32%的MWCNTs纳米流体的热阻值为0.457 ℃/W. 结果表明:在基液中添加纳米粒子能提高基液的换热能力,MWCNTs纳米流体的换热效果随着质量分数的增加而增强.     

进出口方式和槽道形状对微散热器内流量分配与传热的影响

为得到散热效果比较好的等截面矩形微散热器,设计了不同的进出口布置方式和不同的进出口槽道形状,并采用数值模拟的方法对微散热器内流量分配和传热特性进行了研究.结果表明进出口布置方式对微散热器内通道流量分配有很大影响:进出口槽道形状为矩形的微散热器流体流动分布较好;三角形槽道微散热器流体流动分布相对较差,其流动机理可归结为分流与摩擦阻力的相互作用;I型矩形槽道微散热器无论是传热性能还是流阻特性均优于C型及Z型微散热器,具有优越的强化传热特性,能满足高热流密度的微电子器件的冷却需求.     

超临界CO2及其混合物在竖直圆管内的传热特性数值研究

碳捕捉、运输和储存(CCS)对实现碳中和具有重要意义。以超临界CO₂、超临界CO₂+CH₄混合物(CH₄摩尔分数分别为1%、3%、5%)及超临界CO₂+N₂混合物(N2摩尔分数分别为1%、3%、5%)为工质,在工质质量流速为300～600 kg/(m²·s)、热流密度为80～100 kW/m²、入口压力为8～10 MPa的条件下,研究了超临界CO₂及超临界CO₂混合物在竖直圆管内的流动换热过程。结果表明,随着工质中CH₄和N₂摩尔分数的降低,工质的换热系数峰值逐渐升高,且其对应的温度逐渐升高;工质的换热系数随着质量流速的增大而增大,且质量流速越大,换热系数变化幅度越大;随着入口压力的增大,工质的换热系数峰值有所降低,且其对应的温度逐渐升高;湍动能、浮升力及定压比热容与超临界CO₂及其混合物换热强化密切相关...     

电场强化微槽道结构蒸发器传热特性的实验研究

为了研究矩形微槽道表面施加电场后对蒸发/沸腾换热特性的影响,以R141b为工质展开实验.实验结果表明:高压电场对微槽道结构的蒸发/沸腾换热有明显的强化作用,蒸发/沸腾换热系数随着电场强度的增加而增大,换热强化系数相比未施加电场的状况最大增加了0.7,在高热流密度时,换热强化系数的变化则趋于平缓.     

LED镁合金散热器的多尺寸翅片设计与性能分析

为满足大功率LED散热结构的轻量化需求,设计了一款新型多尺寸翅片结构的LED镁合金散热器,并以散热面积相同的规则形貌散热器作为对比结构,采用Icepak热仿真软件获得两种结构的温度场及流体场,进而对比分析其散热性能.结果表明:外侧的短矮型翅片可减少对空气自然对流的阻碍作用,短高型与长矮型翅片分别能增强在翅片高度和长度上的自然对流强度,散热器沿x轴与y轴方向横切面处的空气流速分别相对提升了18%与9.4%,全局最高温度降低了2℃,表明多尺寸翅片镁合金散热器具有较明显的自然对流散热优势.最终按照设计的多尺寸翅片结构制成散热器样品,在搭建的实验测试系统中获得关键测点的温度数据,与仿真计算结果吻合较好,相对误差最大不超过8.6%,且最大输入电流条件下的最高芯片结温远低于芯片极限温度值.因此,所设计的多尺寸翅片镁合金散热器能满足LED灯具的散热需求.     

Thermal performance of heat pipe with different micro-groove structures

Four kinds of micro heat pipe of trapezoidal groove wick structure with different numbers of grooves or aspect ratios were studied and compared about thermal transfer performances in order to optimize the manufacture of micro heat pipe with groove wick structure. The results show that these micro heat pipes have excellent performance in heat transfer; the equivalent thermal conductivity coefficient is two orders of magnitude compared with that of copper; the number and aspect ratio of grooves have a prominent effect on the performance of such thermal transfer. The optimum number of grooves is lower than 60 and the best aspect ratio is near to 1.5. The temperature and thermal transport rate are almost directly proportional relationship, but this relationship will be broken up suddenly when the critical heat flux is reached.     

微小矩形多槽道平板热管的传热性能

开发了一种微小矩形多槽道平板热管,并阐述了此种热管的结构、原理,推导出了其理论毛细极限。通过实验分析了工作温度、充液率、不同工作介质和倾角等因素对该热管传热性能的影响,得到冷凝段及蒸发段表面传热系数的实验关联式,可用于指导工程设计。研究表明,微小矩形多槽道平板热管具有高传热特性,在电子器件冷却等方面有良好的应用前景。     

EHD强化微细槽道相变传热及混沌特性

为研究电水动力学(EHD)强化微细槽道相变传热机理,以去离子水为工质,在横截面分别为2mm×2mm和3mm×3mm的微细槽道内对EHD强化微细槽道相变换热进行了实验研究.利用李雅普诺夫指数、关联维数和熵对2mm×2mm微细槽道进出口压差的时间序列进行混沌特性分析.试验结果表明,施加电场作用时动力系统的混沌程度比不施加电场时高,说明在施加电场作用时,试验段的沸腾传热得到了强化,从动力学角度证明了施加电场能起到强化微细槽道相变传热的作用.     

变加热功率下不同形状微肋阵热沉内的对流换热

为探索变加热功率下微肋阵热沉内的对流换热规律,采用精密机械加工获得圆形、菱形和三角形微肋阵热沉,建立一体式加热试验系统,测试了微肋阵热沉的压力降、流动阻力系数、热阻等对流换热参数,研究Re为0~1 000时微肋阵内阻力及对流换热受加热功率的影响规律。研究结果表明,微肋阵内阻力系数先随加热功率增加而增大,圆形和菱形截面微肋阵中该现象在Re>400时消失,而三角形微肋阵在Re>250时消失。加热功率的增加强化了圆形和菱形截面微肋阵内的对流换热,三角形微肋阵的Nu在Re<250时随加热功率的增加而增大,当Re>250后则有所降低;加热功率对于圆形和菱形微肋阵热沉热阻的影响在Re<600时较为明显,而对于三角形微肋阵当Re>250后加热功率对于热阻的影响基本可以忽略。     

微纳卫星的微尺度传热问题及其解决方法

对微纳卫星中存在的微尺度传热问题及微尺度传热的研究现状进行了论述和分析.介绍了可以解决微尺度传热问题的几种微器件及其工作原理,提出可以应用于微纳卫星热控设计中的新材料和冷却办法.     

组合式微针肋的强化换热特性

对一种组合式针肋热沉(圆形针肋阵列穿叉布置等腰直角三角形小肋热沉)的换热特性进行数值模拟研究.考察了三角小肋以不同冲角布置对微针肋通道整体换热特性的影响.计算结果表明,三角小肋布置存在一个最优化角度,即以冲角30°布置的三角小肋的组合式针肋的强化换热效果最佳,远远高于单一圆针肋热沉,但强化换热效果随雷诺数的增大而降低.     

微钢管轴向导热对对流换热的影响

以氮气为工质,流过内径为168μm、外径406μm微钢管,采用直接通电法进行加热,并使用红外成像仪加红外专用放大镜头测量了在恒定的流量下、不同加热功率以及相同加热功率、不同流量下的微钢管壁面的温度场,获得精确的微管外壁温度分布,同时测量了氮气的进出口温度和流量.根据实验结果分析了微管轴向导热对管内部对流换热的影响.研究表明,在氮气为工质下,微钢管轴向导热导致内部换热的减弱,减少量超过总对流换热量的2%.