脉冲式喷雾冷却的实验研究进展

脉冲式喷雾冷却是解决现在大功率电子设备散热问题的最理想方法之一,具有能够大幅度提高电子元器件换热效率的潜能。介绍了脉冲式喷雾冷却相比传统连续喷雾冷却所具有的优点,综述了国内外对脉冲式喷雾冷却的研究,总结了占空比、频率及喷雾周期对热表面换热效率的影响。最后总结了现阶段关于脉冲式喷雾冷却的研究结论并展望了未来的研究方向。     

含有添加剂的喷雾冷却研究进展

喷雾冷却是解决电子元器件等高热流密度散热问题的关键技术。综述了在纯工质中添加纳米颗粒、表面活性剂、可溶性盐和气体以及醇类等添加剂对喷雾冷却换热性能的影响,介绍了不同类型添加剂影响换热的机理和限制换热的因素,并提出了一些可行的解决方案。指出了对含有添加剂的喷雾冷却的研究方向和应用前景。     

具有微结构表面的喷雾冷却换热试验研究进展

喷雾冷却是一种新型的散热技术,具有大幅度提高电子元器件的散热潜能,成为电子冷却领域最受关注的冷却方式之一。鉴于喷雾冷却的传热机理较为复杂,喷雾冷却传热受到许多因素的影响,本文着重介绍了热表面结构对喷雾冷却的影响。综述了微肋结构、多孔微结构和表面粗糙度强化表面上喷雾冷却的换热特性及机理,分析和对比了不同表面的换热效果,为喷雾冷却强化换热提供一个经济而有效的方法,指出了今后研究的方向。     

喷雾冷却临界热流密度模型及其影响因素研究进展

喷雾冷却是解决电子元器件等高热流密度散热问题的关键技术。CHF(临界热流密度)对应着喷雾冷却换热曲线的最高点,代表了喷雾冷却的最大换热能力,对指导喷雾冷却的实际应用和偏小冷却系统体积均具有重要意义。本文综述了国内外现有的CHF理论模型和经验模型,分析了喷嘴特性、喷雾倾角、热源表面结构和循环工质类型对CHF的影响,指出了今后的研究方向。     

激光手术中喷嘴尺寸对制冷剂闪蒸喷雾冷却表面传热特性的影响

制冷剂闪蒸喷雾冷却(CSC)已经成为激光治疗葡萄酒色斑等皮肤病手术中的标准冷却辅助手段。为优化喷嘴设计,进一步增进冷却效率和改善治疗效果,搭建了制冷剂闪蒸瞬态喷雾冷却实验台,设计了8个不同内径和长度的直管型喷嘴,采用先进的磁控溅射沉积薄膜热电偶测温方法,应用杜哈梅尔定理计算表面热流密度,定量研究了不同喷嘴对冷却表面传热特性的影响,并对其传热规律和雾化特性进行了系统的分析比较。此外,提出了评价喷嘴冷却效率标准,给出了采用不同几何尺寸喷嘴时冷却表面换热量随喷雾距离的变化规律。     

喷雾冷却技术及其在电子冷却领域的应用

喷雾冷却作为一种新型的冷却方式,在电子器件散热方面具有广阔的应用前景。本文介绍了喷雾特性、换热工质、喷射角度及高度、强化表面和纳米添加剂对喷雾冷却换热性能的影响。简述了常见的电子冷却技术以及喷雾冷却技术在电子冷却方面的应用前景。     

大功率激光器喷雾冷却中无沸腾区换热性能实验研究

以水为冷却介质,采用雾化角60°的Steinen系列1.5和2.0实心圆锥喷嘴,研究不同流量(3.26～5.0 L/h)时大功率激光器喷雾冷却中的换热性能.结果表明,喷雾冷却"无沸腾"区换热性能不能简单以流最大小来衡量;对于同种型号喷嘴,压力,流量增大会导致换热性能增强;但对不同型号的喷嘴,增大压力与流量不能明显增强换热能力.在液滴喷射速度变化不大时,由于流量增加会引起液滴数通量、液滴粒径大小、液膜厚度等喷雾参数的变化,这些参数共同影响着换热.冷却效率主要受液体流量和液滴喷射速度共同影响.对于同种型号喷嘴,压力增强冷却效率下降.相对于光滑表面,粗糙换热面在喷雾冷却"无沸腾"区有着更好的换热性能和冷却效率.     

R404A脉冲喷雾冷却类皮肤表面动态传热规律研究

目前,辅助激光临床治疗鲜红斑痣所使用的R134a制冷剂喷雾冷却冷量不足,导致表皮黑色素含量高的患者的治疗效果较差。R404A以其更强的冷却能力具有取代R134a的潜力。本文通过实验定量研究了喷雾距离和时间对R404A喷雾冷却类皮肤表面动态传热的影响,并分析了不同工况下传热规律的相似性。结果表明：增加喷雾时间,可以延长对表皮的冷却保护时间;喷雾距离对表面温度的影响取决于时间尺度,短时间喷雾（20 ms）下,表面最低温度T_min随着喷雾距离的增大而升高,而长时间喷雾下（100 ms）,表面最低温度T_min在喷雾距离为30 mm时达到最小值;表面的最大热流密度q_max和最大换热系数h_max随喷雾距离增大而单调递减,与喷雾时长无关。通过理论分析提出了无量纲热流密度随无量纲时间变化的关系式。本研究结果对R404A喷雾冷却未来的临床应用具有重要的指导意义。     

太田痣激光手术中瞬态制冷剂喷雾冷却性能与光衰减特性研究

太田痣激光热疗的原理是用激光能量崩解真皮增生的黑色素,但表皮正常黑色素同样吸收激光能量,需要对其进行预冷却以避免热损伤。已经成功应用于辅助治疗葡萄酒色斑的瞬态制冷剂喷雾冷却很有潜力,但需进一步提高冷却能力并缩短液膜残留时间以避免对激光能量的衰减和皮肤感染。具有低沸点、高潜热、低全球变暖潜能值的R-32制冷剂有望成为R-134a和R-404A制冷剂的替代品。搭建了制冷剂瞬态喷雾冷却与激光能量衰减测试系统对喷雾冷却性能开展了实验研究。R-32制冷剂喷雾冷却下的热流密度峰值最大(519.0 kW·m^-2)且液膜残留时间最短（142 ms）,对755 nm和1064 nm的激光能量衰减最小。在喷雾开始63 ms后,R-32制冷剂喷雾对1064 nm激光的能量衰减小于6%。R-32制冷剂喷雾的冷却能力强,液膜残留时间短,对激光衰减小且对环境友好,表明R-32制冷剂具有较好的临床应用潜能。     

表面活性剂的性能

在清洗剂中特别是水基清洗剂中经常用到表面活性剂，为此对与表面活性剂有关的概念做一介绍。     

喷雾位置对上喷式喷雾冷却塔冷却性能的影响

根据雾化冷却原理,建立了25t/h实验用上喷式无填料喷雾冷却塔,并通过2个工况的实验分析了喷雾位置对上喷式喷雾冷却塔冷却性能的影响。实验结果表明:将雾化喷头位置升高360 mm,进塔空气流量增加了10.8%;冷却效率增加了近35.7%;冷却能力评价指标值约增加了30.6%,达到95.0±1.5%,基本满足设计要求。     

芯片冷却中热电制冷器性能的实验研究

设计了电子芯片冷却实验装置,对热电制冷器在电子芯片冷却中的冷却效果和制冷性能进行了研究。实验结果表明,不仅热电制冷片热端冷却水流量是影响冷却效果的重要因素,而且热电电流和芯片功率与热电冷却性能也有着密切的关系。实验结果对热电冷却器的最佳冷却性能的确定具有一定的参考意义。     

慢流CO_2激光器最佳冷却条件的实验研究

螺旋水冷慢流CO_2激光器件比普通慢流器件输出激光功率高16%。瓷管慢流器件气、水逆流较气、水顺流运用激光功率高7.6%。给出了最佳冷却条件。     

大功率LED用微喷射流冷却系统的实验研究

将封闭微喷射流冷却系统应用于发光二极管(LED)散热,实验研究了该系统对高功率LED的散热冷却效果.实验过程中,通过测试LED芯片组中各点的温度,研究了该冷却系统的效果.实验测试表明:在环境温度为25.6℃,LED芯片组输入电功率为2.45 W时,如果不采取散热措施,LED芯片在开始工作1 min后其温度迅速上升到72℃,而当本冷却系统开始工作后,其温度快速下降到34.81℃.当LED芯片输入电功率为9.3 W时,其热流密度为14.53 W/cm2,该冷却系统依然能迅速地把LED芯片温度降到54.34℃.     

用于大功率LED冷却的热管散热器的实验研究

提出了一种将大功率发光二极管(LED)散热和热管传热相结合的用于大功率LED冷却的热管散热器新概念,并对设计出的热管散热器的传热性能和整体的均温性进行了试验研究.试验结果表明,热管散热器的热阻在0.21～2.6 K/W,且整个散热器具有均匀的温度分布.与当前的LED散热器相比,这种结构的热管散热器具有散热效率高、结构紧凑、热阻小、重量轻、成本低等特点,可以满足未来大功率LED散热的要求.     

Application of Two-Phase Spray Cooling for Thermal Management of Electronic Devices

Recent studies provide ample evidence of the effectiveness of two-phase spray cooling at dissipating large heat fluxes from electronic devices. However, those same studies point to the difficulty predicting spray performance, given the large number of parameters that influence spray behavior. This paper provides a complete set of models/correlations that are required for designing an optimum spray cooling system. Several coolants (water, FC-72, FC-77, FC-87 and PF-5052) are used to generate a comprehensive spray-cooling database for different nozzles, flow rates, subcoolings, and orientations. High-speed video motion analysis is used to enhance the understanding of droplet formation and impact on the device's surface, especially near the critical heat flux (CHF) point. A previous CHF correlation for normal sprays is modified for both inclination and subcooling effects. A new user-friendly CHF correlation is recommended which shows excellent predictive capability for the entire database. Also discussed in this paper is a new theoretical scheme for assessing the influence of spray overlap on cooling performance.      

喷雾冷却液滴冲击壁面过程的数值模拟及分析

以经典流体力学中的自由射流湍流理论和提出的描述喷雾流体的流动情况为基础,从理论分析和数值模拟两个方面,研究了喷雾冷却的过程,并分别进行了液滴冲击物理模型和喷嘴射流模型的模拟,对高温壁面以及空气的降温有着非常重要的意义,以达到强化传热的目的.     

Experimental Investigation of Polarization Effects in Semiconductor Optical Amplifiers and Implications for All-Optical Switching

A free-space contra-propagation configuration is implemented and pump-probe studies are undertaken in order to study polarization-dependent gain dynamics in bulk semiconductor optical amplifiers (SOAs) and their application to gain and polarization switching. The polarization dependence of the gain compression shows that the co-polarized case, in which the pump and probe are ${hbox{TE}}$-polarized, is the optimum for gain switching. When injecting light polarized at 45$^{circ}$, an additional contribution due to the presence of rotating fields is observed, and the cross-polarized case is found to be the most promising for polarization switching. The potential for all-optical switching based on nonlinear polarization rotation (NLPR) induced in the SOA is then assessed through characterization of the dynamics of the state of polarization. It is demonstrated that by careful selection of the orientation of a linear polarizer in front of the detector, it is possible to reduce the recovery time from 100 to 5 ps. The improvement comes about from the selection of the intraband fast gain recovery dynamics. Polarization switching offers potentially faster switching times compared to gain switching as well as an extinction ratio improvement of $sim $10 dB.      

表面活性剂对厚膜电子浆料流平性的影响

通过测量丝网印刷后膜层的表面粗糙度来表征厚膜电子浆料的流平性,研究了常用表面活性剂司班 85 及卵磷脂含量对浆料流平性的影响。结果表明,随着有机载体中表面活性剂含量增加,厚膜电子浆料的流平性变差。此外,还初步分析了表面活性剂对提高浆料的分散性和稳定性的作用。