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.     

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.     

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．     

微槽群散热器换热性能实验研究

对微槽群相变散热器的散热性能进行了实验研究,实验采用了混合工质2-Methylpentane和甲醇来强化系统的换热性能,当混合工质中x_1(2-Methylpentane)的摩尔分数为10%,x_2(甲醇)的摩尔分数为90%时,微槽群散热器的换热性能最优;将该种配比的混合工质分别应用于不同尺寸的微槽群相变散热器中,得出了优化的微槽群深宽尺寸比.实验结果表明,在同一散热热流密度下,与前人的工作相比,能使芯片表面温度降低10～20℃.其散热性能满足大功率高性能电子芯片的散热需求.     

表面增强型强化传热管换热特性实验研究

对制冷工质R22在表面增强型强化传热管外的凝结与沸腾换热进行实验研究.实验分别使用4根不同几何参数的表面增强型蒸发强化传热管和3根不同几何参数的表面增强型凝结强化管.实验结果表明:管内水流速为0.3~1.3 m/s范围内,4根蒸发管中2#管和4#管换热性能最好;管内水流速为0.4~2.0 m/s,3根冷凝管中2#管换热性能最佳.     

微通道内纳米流体的流动与换热特性

以不同浓度的TiO2-水纳米流体和水为冷却工质,在扇形微通道热沉内进行流动和换热特性模拟和实验研究. 模拟采用有限体积法的两相混合模型,搭建了能测量纳米流体流量、进出口压降和温度、底面加热膜温度的实验系统;工质在微通道内的雷诺数处于207~465,加热膜热流密度为2 × 106 W/m2 . 结果显示:在扇形微通道内,纳米流体的摩擦阻力系数随Re变化趋势与水相似,且均比水大;随着Re的增大,各工质的摩擦阻力系数下降. 纳米流体的传热性能强于水;随着TiO2纳米颗粒浓度和Re的增大,Nu升高,纳米流体的强化传热能力随之提高.     

高热流密度芯片冷却用微槽道冷却热沉有限元模拟

对高热流密度芯片的冷却要求进行了分析,采用有限元方法对微槽道冷却热沉的传热性能进行了数值模拟.模拟结果表明,当芯片热流密度为1.28×106W/m2时,在给定边界条件下,芯片的最高温度为369.936K,因此微槽道冷却热沉完全可以满足高热流芯片对温度的要求.     

用于纳米微反应器的微乳液的相行为研究

W/O型微乳液以其独特的结构可以用来制备纳米粒子的微反应器.为了遴选一个适用于制备纳米粒子的微乳液体系,利用相图分别研究了失水山梨醇单油酸酯(Span80)和聚氧乙烯(20)失水山梨醇单油酸酯(Tween80)混合表面活性剂、助表面活性剂、油相烷烃、温度等对W/O型微乳液的形成及微乳区面积的影响.研究结果证明:m(Span80)/m(Tween80)质量比为10/2,正己醇为助表面活性剂,且混合表面活性剂与正己醇的质量比为2/1,正辛烷为油相,温度为40℃,是一个适合用于纳米微反应器的W/O型微乳液体系.     

建筑外壁面换热系数分析

分别分析了建筑外壁面对流换热系数、长波辐射换热系数、蒸发换热系数的计算方法,给出了总换热系数简化经验算式.发现蒸发换热对总换热系数有明显地影响,壁面潮湿概率每增加10%,总换热系数约增大6 W/(m2·K),我国目前统一推荐的外壁面换热系数为23 W/(m2·K)相当于潮湿概率为0.1的潮湿表面的总换热系数,是干燥壁面总换热系数的2倍左右;迎风外壁面的总换热系数大于背风面,夏季外壁面总换热系数大于冬季.     

微细加热丝上沸腾换热特性分析

沸腾换热是一种高效换热方式。基于本课题组搭建的可视化池内沸腾实验台,以直径为0.1,0.2 mm加热丝上的沸腾换热为研究对象,利用高速相机与电子显微镜探究过冷状态下微细加热丝上气泡的状态,分析热流密度和过冷度对加热丝上气泡脱离直径及生长时间的影响。结果表明:在过冷状态下,加热丝上的气泡会出现4种扫荡现象,并且在气泡长大过程中出现射流现象,在热流密度3.35×106W/m2、主液体温度60℃时,直径为0.2 mm加热丝上气泡的射流现象可持续13 s;在热流密度4.53×106W/m2、主液体温度为70℃时,直径为0.1 mm加热丝上气泡出现了多射流现象;主液体温度达到70℃时,气泡扫荡现象强烈,气泡的脱离直径与生长时间均显著减小。     

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。     

板壳式降膜蒸发器结构及性能研究

结合板壳式换热器和板式蒸发器的结构特点，在高效水平管喷淋式降膜蒸发器的基础上，开发一种新型板壳式降膜蒸发器，理论分析和实验结果均表明，以椭圆腔板束为蒸发内件的新型蒸发器，蒸发速度快，传热效率高。     

Forming technology of boiling structure on evaporation surface of phase-change heat sink for high-power light emitting diode

Boiling structures on evaporation surface of red copper sheet with a diameter (D) of 10 mm and a wall thickness (h) of 1 mm were processed by the ploughing-extrusion (P-E) processing method, which is one part of the phase-change heat sink for high power (HP) light emitting diode (LED). The experimental results show that two different structures of rectangular- and triangular-shaped micro-grooves are formed in P-E process. When P-E depth (ap), interval of helical grooves (dp) and rotation speed (n) are 0.12 mm, 0.2 mm and 100 r/min, respectively, the boiling structures of triangular-shaped grooves with the fin height of 0.15 mm that has good evaporation performance are obtained. The shapes of the boiling structures are restricted by dp and dp, and dp is determined by n and amount of feed (f). The ploughing speed has an important influence on the formation of groove structure in P-E process.     

Sintering technology for micro heat pipe with sintered wick

In order to study reasonable sintering technological parameters and appropriate copper powder size range of micro heat pipe (MHP) with the sintered wick, the forming principle of copper powders in wicks and MHP’s heat transfer capabilities were first analyzed, then copper powders with different cell sizes and dispersions were sintered in RXL-12-11 resistance furnace under the protection of the hydrogen at different sintering temperatures for different durations of sintering time, and finally the sintered wicks’ scanning electron microscope (SEM) images and their heat transfer capabilities were analyzed. The results indicate that the wick sintered with copper powders of larger cell size or smaller size range has better sintering properties and larger heat transfer capabilities; and that the increase of either sintering temperatures or sintering time also helps to improve the wick’s sintering properties and heat transfer capabilities, and the former affects more obviously than the latter. Considering both its manufacturing cost and performance requirements, it is recommended that copper powders with the size range of 140–170 μm are sintered at 900–950°C for 30–60 min in practical manufacturing. In addition, two approaches to improve wick’s porosity are also proposed through theoretical analysis, which suggests that the larger the wick’s porosity, the better the heat transfer capabilities of the MHP.     

基于鸟翼轮廓的沟槽型织构润滑性能分析

为减小车辆行星齿轮双向旋转轴向滑动支承磨损,将仿生学理念引入支承端面微织构的设计,将空气动力学优良的鸟翼结构抽象简化为抛物线槽,双抛物线三角形槽以及双抛物线梯形槽三种基本的槽型,建立基于质量守恒边界条件的空化效应数值模型,从而分析比较不同槽型的工况参数和结构参数对润滑特性的影响。研究结果表明基于仿生的这三种槽型中,双抛物线三角形槽的油膜承载力和摩擦系数最优,双抛物线梯形槽的润滑油流量和空化率最优,抛物线槽的的各项润滑性能没有太优异的也没有太差的,但其综合润滑性能在三者中最优。     

螺旋槽管管内强化传热的三维数值模拟

基于周期段模型,对不同结构参数的螺旋槽管管内流动和换热进行了三维数值模拟,得到了管内流体湍流流动的速度场和温度场的细观分布.结果表明,随着槽深增大,螺旋槽管换热性能增强的同时阻力系数也相应增大;随着螺距增大,其换热性能减弱且阻力系数明显减小.最后,结合模拟结果数据,拟合出了努赛尔数Nu和阻力系数f的相应关联式.