实心圆锥喷嘴喷雾单相区冷却性能模拟研究

喷雾冷却可获得高效散热效果,本文以深入分析喷雾冷却性能影响因素为目标,对不同实心喷嘴在多种运行工况下的喷雾过程进行了模拟,并分析了喷雾冷却单相区的换热性能.CFD模拟与部分文献试验结果比较验证分析,表明模拟结果可作为深入分析压力旋流喷嘴喷射过程,以及优化其设计和运行的参考.     

喷雾冷却冷板的设计与研究

随着电子元器件和雷达等设备功率密度的不断提高,传统的散热方式越来越难以满足要求,而喷雾冷却因其更强的散热能力在高热流密度散热领域受到广泛关注。文中基于喷雾冷却技术设计了一种集成微型旋流雾化喷嘴的喷雾冷却冷板,并通过一套自行设计的喷雾冷却热性能实验系统研究了冷板的换热性能及其影响因素。该喷雾冷却冷板可实现超过100 W/cm²高热流密度的散热能力,为未来雷达电子设备的冷却设计提供了新的思路,有着较好的应用前景。     

低温表面大流量无沸腾喷雾冷却试验研究

对低表面温度大流量无沸腾喷雾冷却技术进行了实验研究.实验以水作为冷却工质,在常温常压下进行,流量范围在0.65～1.1L/min间.发现在相同喷雾高度下,喷雾压力越大,喷雾传热性能越好;在一定喷雾高度范围内,喷雾在待冷却表面形成的圆正好与待冷表面相切时,传热性能最优.此时,喷雾压力0.46MPa条件下,表面温度仅31℃时,最大热流密度达到34W/cm2.     

基于Fluent软件的回转筒壁面喷雾冷却机理分析

喷雾冷却技术相比喷淋水冷却,具有换热系数大、冷却效率高等特点,是一种高效的节能冷却技术。基于Fluent软件对回转筒壁面喷雾冷却机理进行分析,建立高温物料经过回转筒时的外壁喷雾冷却换热模型,运用计算流体动力学技术分析雾化锥角、喷嘴流量等参数对冷却效果的影响,得到喷雾冷却温度云图、雾化液滴轨迹线,验证了喷雾冷却的效果。     

液滴低温气体雾化射流冷却换热理论分析与实验研究

论述低温气体雾化射流冷却原理及特点,以池内膜态沸腾为基础,将喷雾颗粒的冲击作为一种扰动,建立雾滴射流进入切削区冷却高温壁面的模型,讨论雾滴冷却高温壁面的换热系数,着重探讨工艺参数水流密度对喷雾冷却换热系数的影响.进行了不同水剂量的低温气体雾化射流冷却钛合金高温壁面的瞬态实验,获得了钛合金试件表面温度分别为100℃、150℃、200℃和250℃时,低温气体雾化射流冷却达到最佳冷却效果时水剂量,分析了水剂量对冷却效果的理论依据,结果证实该模型对实际应用具有一定的指导作用.     

冲击射流冷却高功率电子元件的试验研究

电子产品的发展趋势是运行速度快、发热功率大、体积小,散热能力对其性能影响很大。冲击射流因其冷却效果好被广泛用于冷却电子产品。基于冲击射流冷却技术,设计搭建了一个空气冲击射流冷却试验装置,通过试验研究了加热功率、射流温度、喷嘴与壁面间距离和喷嘴直径对空气冲击射流换热的影响:加热功率在15.7～49.0 W范围内,沿径向壁面温度均先降后升、换热系数先增后减;随着加热功率增大,壁面径向温度分布越不均匀、平均温度升高,对换热系数没有影响;射流温度一定,沿径向壁面温度先降后升、局部换热系数先增后减;随着射流温度升高,壁面平均温度小幅升高、径向温度分布越均匀,空气物性发生变化,换热系数略有提高,但换热系数的最大值位置不变。     

板式冷却器

一、板式冷却器的特点及其应用现状板式冷却器是瑞典ALFALAVAL公司的90年代初开发的专利产品。该冷却器把多块（少则数十块，多则上百块）厚仅0．60mm的冷却板层层叠加，利用冷却板四周的通孔及冷却板之间的密封材料在冷却板之间形成一系列冷热相间彼处独立的狭窄流道，利用这些流道实现冷热介质的热交换。由于冷却板的有效面积很大，在相同的外形尺寸下，这样的设计形式极大地提高了冷却器的换热面积，是对传统冷却观念的一大突破。与管式冷却器相比，板式冷却器的冷却效率高，维护方便，密封性能好。二、板式冷却器的构造1．冷却板冷…     

冷却液汽化量对射流冷却系统散热性能的影响分析

射流冷却的换热是包含强迫对流、核态沸腾和蒸发散热等多种换热形式共同作用的结果,冷却液流量的过多或过少都会影响到射流冷却技术的散热性能。文中基于射流冷却技术的两相换热机理和换热理论分析模型,对换热过程中冷却液的汽化量进行分析,用汽化量和芯片表面温度的关系变化曲线来作为评估射流冷却系统散热性能变化的依据。通过对射流冷却换热过程中汽化量进行测试计算表明,在射流冷却系统内冷却液汽化质量比达到47%左右时,芯片表面温度最低,射流冷却系统换热性能最佳。通过该研究分析工作,为射流冷却技术在工程应用中流量控制和散热优化提供技术基础。     

纳米流冷却液以射流方式对高温换热面冷却的实验研究

高温换热面是热负荷较高区域之一,提高换热面换热系数是解决高温换热面散热问题的关键。采用多金属纳米流冷却液作为冷却工质,研究利用射流技术提高高温换热面换热系数的方法。实验研究表明,在相同射流参数下,不同份额的多金属纳米流冷却液相比较传统的冷却液而言,均可有效提高传热效果,同份额占比的多金属纳米流冷却液在不同的射流角度和射流距离下,其传热性能也收到一定的影响。     

采用低熔点液态金属工质散热的热沉传热数值模拟

为研究低熔点液态金属散热工质的强化散热机理,针对芯片散热,对热沉内低熔点液态金属镓以及水分别作为散热工质时的层流传热性能分别进行数值模拟,比较分析热沉流道长度、直径、Re数及工质导热系数对热沉散热性能的影响.结果表明,以镓为工质时,芯片温度受流道长度变化的影响较小,随流道直径、Re数的增加而降低:仅在流道长度小于临界长度的较短范围内具有比水更好的冷却效果,且临界长度随Re数的增加而增大;工质导热系数越大,芯片温度降低的程度越来越小.研究结果为合理设计液态金属散热系统提供理论基础.     

Analysis of heat transfer coefficient on workpiece surface during minimum quantity lubricant grinding

The surface heat transfer exhibits highly nonlinear characteristic during minimum quantity lubrication (MQL) grinding owing to the high grinding surface temperature gradient, the complicated movement characteristic of the spray and the random droplet size. Based on the atomization mechanism, the influencing factors about the velocity and the diameter of the droplet were analyzed. The grinding zone was divided into four different regions according to the heat transfer mechanism of the droplet at different surface temperatures, namely non-boiling heat transfer region, nucleate boiling heat transfer region, transitional boiling heat transfer region and stable film boiling heat transfer region. Furthermore, the related mathematical models of heat transfer in the grinding zone were established. The surface grinding experiment is carried out; a good agreement is found between the simulative result and experimental measuring result of the surface temperature during MQL grinding, which shows that the theory of surface heat transfer coefficient during MQL grinding is creditable.     

Cooling of a heated surface with an impinging water spray

Several important parameters, such as liquid mass flux, droplet size distribution, droplet velocity, and heating target conditions (roughness and surface temperature) are involved in the industrial spray cooling heat transfer process. In this study, we investigated the effect of liquid mass flux, heating target roughness, and the droplet size on the droplet wall direct contact heat transfer in spray cooling phenomena. Three different conditions of surface roughness were investigated. The measurement of test surface temperature was performed using a non-intrusive method, i. e., using an infrared thermometer. The droplet size distribution of water spray was measured with Malvern 2600. The results indicated that the most influential parameters were the liquid mass flux and the surface roughness. The droplet size and the velocity played a less important role in the direct contact heat transfer because the interactions between droplets were very strong in a dense spray. The smooth surface showed the highest heat transfer among the surfaces tested. At high air pressure ([7] kPa), however, the degree of roughness did not affect much the heat transfer rate.     

一种低流量强化换热液冷冷板的研究

随着芯片集成度和热流密度的不断提高,常规的深孔钻液冷冷板难以满足高热流密度芯片的散热需求.文中基于微通道散热原理,采用往返式流道,设计出了一种低流量强化换热冷板,仿真和实验结果表明:低流量强化换热冷板仅需深孔钻冷板的1/3流量即可实现与深孔钻冷板相当的散热性能;当两者流量相同时,低流量强化换热冷板的散热能力明显优于深孔钻冷板,可用于400 W/cm2高热流密度芯片的散热.     

高热流密度功放芯片冷却用两相流技术研究

功放芯片是现代雷达和电子战设备最重要的发热器件,其中Ga N芯片在T/R组件中得到了越来越广泛的应用。文中针对Ga N芯片热耗大、热流密度高等特点,探讨了从两相流冷却技术角度解决散热问题的工程可行性。分析了两相流冷却原理,提出了用菱形肋微通道冷板来强化对流沸腾换热的方法,并搭建了试验系统对散热性能进行了测试。试验结果证明了两相流冷却技术应用于高热流密度功放芯片散热的有效性和可行性,为未来高热流密度功放芯片的散热提供了可行的解决方案。     

Cooling performance of micro-texture at the tool flank face under high pressure jet coolant assistance

Micro-texture at the tool face is a state-of-the-art technique to improve cutting performance. In this paper, five types of micro-texture were fabricated at the flank face to improve the cooling performance under the condition of high pressure jet coolant assistance. By using micro-textures consisted of pin fins, plate fins and pits fabricated 0.3 mm away from the cutting edge, heat transfer from the tool face to coolant was enhanced. The conditions of tool wear, adhesion and chip formation were compared between the micro-textured and non-patterned tools in the longitudinal turning of the nickel-based superalloy Inconel 718. As a result, micro-textured tools always exhibited the reduced flank and crater wear compared with the non-patterned tool, and the rate of tool wear was influenced by the array and height of fin. The energy dispersive spectroscopy analysis of worn flank faces and the electromotive forces obtained from the tool-work thermocouple supported better cooling performances of micro-textured tools. In addition, coolant deposition at flank face evidenced that heat transfer could be promoted by micro-texture near the border of the contact area between the flank wear land and machined surface. Finally, the changes of flow patterns with pit depth are analyzed for pit type tools by computational fluid dynamics. This investigation clearly showed the function of micro-textures for increasing the turbulent kinetic energy and cooling the textured tool face.     

某液冷冷板换热特性实验研究

针对电子设备冷却用液冷冷板设计,选用了3种新型的锯齿型翅片作为冷板内芯。为了验证新型冷板的换热特性,应用稳态电加热法,分别对内芯为矩形、梯形和侧向梯形锯齿型翅片的3种冷板以蒸馏水为介质的换热特性进行了实验研究,分别获得了在一定雷诺数范围内的换热无量纲准则式,并对液冷冷板的换热特性进行了比较。结果表明,在小流量区域,3种冷板换热系数差别不大;随着流量增大,侧向梯形锯齿型翅片对冷板通道内的扰动更强,换热性能更好。本实验为液冷冷板设计提供了参考。     

强制冷却下闭式回路脉动热管启动性能的试验研究

针对闭式脉动热管搭建试验平台,用紫铜管做试件,管内径2.7mm,全长1384mm,6弯头,丙酮为工质,采用底部电加热、上部分别采用强制对流冷却和自然对流冷却,分析了强制对流下脉动热管的启动特征及性能,对比了不同冷却方式对脉动热管启动性能的影响。结果表明,脉动热管在强制冷却下存在两种启动方式:低功率下呈现间歇性温度突变型启动特征;高功率下呈现光滑缓慢连续启动特征并可以稳定运行。强制对流冷却方式不仅能够改善脉动热管传热,更有助于脉动热管的稳定运行。     

球面聚焦超声辅助汽雾冷却系统换热特性研究

基于超声雾化理论和超声聚焦理论,提出了一种应用于精密磨削加工中的球面聚焦超声汽雾冷却系统,在使用超声雾化作为冷却方式的同时,利用聚焦超声将汽雾汇聚到指定的换热位置,以提高汽雾的利用率。利用Fluent软件数值模拟和平面热源条件下稳态换热试验分析了聚焦汽雾和聚焦超声对聚焦超声汽雾冷却系统换热特性的影响。结果表明,当试件位于汽雾焦区时,聚焦汽雾的换热性能最佳,试件表面温度最低;同时,聚焦超声有助于强化中心区汽雾换热,进一步提高聚焦超声汽雾冷却系统的换热能力。     

微量润滑平面磨削接触区换热机理的研究

磨削接触区材料去除厚度是不一致的,同时,在微量润滑过程中,雾滴之间的运动特征存在差异且易受其他因素的影响,致使整个接触区的磨削温度分布呈现出非线性,换热机理也异常复杂。从雾化机理出发,对影响换热效果的两个关键因素--雾滴直径和雾滴速度进行了分析。依据雾滴在不同壁温处表现出的不同换热特性,将磨削区划分为无沸腾换热、核态沸腾换热、过渡沸腾换热和稳定膜态沸腾换热四个不同的换热区域,建立了微量润滑磨削区的换热系数数学模型。在此基础上,运用有限元技术对微量润滑磨削表面的温度场进行了仿真分析,采用单级热电偶技术测量了磨削温度,发现磨削区仿真温度值与实验测量值吻合较好,表明通过该理论获得的微量润滑磨削表面换热系数是可信的。