环路热管复合毛细芯的孔结构优化与性能研究

采用不同粒度的造孔剂制备了孔隙特性优化布置的环路热管双层复合结构毛细芯。研究了复合结构毛细芯的导热系数及其整体毛细抽吸性能。实验结果表明:孔隙率相同的情况下,毛细芯的导热系数随着平均孔径的降低及孔径分布的集中而降低。通过控制复合结构毛细芯内外层的孔隙特性可调节毛细芯的整体导热系数分布。双层复合结构毛细芯的整体毛细抽吸性能介于相应单层毛细芯的抽吸性能之间,其整体毛细抽吸性能主要取决于内层的孔隙特性。考虑到复合毛细芯的导热系数布置、整体毛细抽吸性能和气体渗透率等因素,采用内层小孔径而外层孔径较大的复合毛细芯结构可实现环路热管毛细芯整体性能的优化。     

环路热管毛细芯热物性实验研究

采用粉末冶金的方法,使用不同成型压力和不同造孔剂添加量制备了孔隙率为45%～80%的环路热管毛细芯。采用瞬态平面热源法,研究了毛细芯的导热系数、热扩散系数和单位体积热容。总结得到了热物性参数与孔隙率以及制备这些毛细芯所使用的成型压力和造孔剂添加量之间的关系。结果表明,随着孔隙率的增大,导热系数呈现出单调下降的趋势,但热扩散系数和单位体积热容却与孔隙率的关系并不明显。含水毛细芯的导热系数和单位体积热容均比相同参数下干态的要大,但热扩散系数的情况却不一样。随着成型压力的增大,毛细芯的导热系数显著增大,热扩散系数和单位体积热容变化情况不一。随着造孔剂添加量的增大,毛细芯的导热系数和单位体积热容显著减小,热扩散系数明显增大。     

环路热管毛细结构的研究进展

环路热管是一种利用相变换热的高效传热装置,在电子元件高效散热等领域得到广泛应用。环路热管蒸发器中的多孔毛细结构是整个系统循环的重要动力来源及核心组成部分。文中综述了环路热管蒸发器多孔毛细结构近十年的研究进展,其中包括宏观结构(蒸汽槽道及毛细芯宏观尺寸)优化研究、微观结构优化研究以及新型材料研究,并重点讨论了双孔径毛细芯及复合结构毛细芯的研究进展。文中还对多孔毛细结构的毛细抽吸性能的表征方法进行了简要概述,为进一步优化毛细芯性能提供了理论指导。最后文章对各研究成果进行了总结并提出了未来高性能毛细芯研究的发展方向。     

多孔结构毛细抽吸模型及实验验证

建立了多孔结构(毛细芯)毛细抽吸的数学模型,推导毛细抽吸量随时间变化的关系式,并用实验对其进行验证.结果表明,毛细芯抽吸工质时,其抽吸量按照指数增长的规律变化,该指数增长函数的初始值大小等于工质密度、毛细芯横截面积、孔隙率和高度的乘积,幅值为负数,其大小一般略小于初始值,二者的比值可视为多孔结构饱和程度的度量,时间常数的大小则等于工质密度、毛细芯相对渗透率和孔隙率的比值以及重力加速度的乘积的倒数.即抽吸量(体积)取决于毛细芯总孔隙体积的大小,而抽吸的快慢则与工质密度、毛细芯相对渗透率和孔隙率的比值成正比.传统的观点认为毛细芯提供的毛细力和渗透率均越大越好,但两者却是矛盾的,毛细抽吸性能可视为它们二者的综合平衡.     

氧化铝微米片/环氧树脂复合材料导热性能的研究

以二维Al_2O_3微米片为填料,采用涂布技术制备了高导热的Al_2O_3微米片/环氧树脂复合材料。采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、导热仪等研究了复合材料的结构与导热性能之间的关系。结果表明:复合材料的导热系数随着Al_2O_3微米片含量的增加而增大;当Al_2O_3微米片添加量为50%时,复合材料的导热系数达到1.08 W/(m·K),而无规则Al_2O_3填充的复合材料导热系数只有0.61 W/(m·K)。复合材料的介电常数随着Al_2O_3微米片含量的增加略微有所增大,力学性能略微低于无规则Al_2O_3填充的复合材料。     

氧化铝粒子填充环氧基复合材料导热性能的研究

以Al_2O_3为导热填料制备了填充型环氧基复合材料,研究了其导热系数与氧化铝粉体的填充量、粒径和形状之间的关系。结果表明:复合材料的导热系数随着氧化铝填充量的增加而增大,当氧化铝填充量较低时,导热系数随填料粒径的增加而增大;当氧化铝填充量较高时,导热系数随填料粒径的增加而减小。通过复配填充的方法最终获得了导热系数大于1.10 W/(m·K)且黏度适宜的环氧基复合材料。     

新型组合式吸液芯高温热管传热性能试验研究

设计了1种新型组合式热管吸液芯,并搭建了热管性能测试系统,以研究工作倾角及输入交变热流对该型吸液芯高温热管传热性能的影响。结果表明,与普通三角沟槽吸液芯的高温热管相比,组合式吸液芯高温热管可在0°、25°和45°的倾角下正常工作,其管壁温度的均温性较好,当量导热系数随输入交变热流的增加而增加较大,而三角沟槽由于无法提供足够的毛细抽力,限制了高温热管在大倾角工作条件下的传热性能。     

新型组合式吸液芯高温热管传热性能试验研究

设计了1种新型组合式热管吸液芯,并搭建了热管性能测试系统,以研究工作倾角及输入交变热流对该型吸液芯高温热管传热性能的影响.结果表明,与普通三角沟槽吸液芯的高温热管相比,组合式吸液芯高温热管可在0°、25°和45°的倾角下正常工作,其管壁温度的均温性较好,当量导热系数随输入交变热流的增加而增加较大,而三角沟槽由于无法提供足够的毛细抽力,限制了高温热管在大倾角工作条件下的传热性能.     

多孔结构毛细抽吸性能及渗透率测量实验研究

探讨了前期建立的多孔结构毛细抽吸模型的应用,提出了一种测量多孔结构渗透率的方法,并对其进行了实验验证,结果表明毛细抽吸性能实验可用来测量多孔结构的渗透率,对不同高度、不同截面积和不同孔隙率的多孔结构进行了毛细抽吸性能实验研究,其结果很好地说明了通过毛细抽吸性能实验测量多孔结构渗透率的方法是与实际情况相吻合的,该方法与传统的测量渗透率的方法相比具有测试方便、密封要求低、对试样的强度和形状要求低、流体驱动力为毛细抽吸力等优点,因而更适合用来衡量热管使用的多孔结构。     

高导热绝缘漆的研制及其在低压电机上的应用

以不饱和聚酯改性环氧树脂为基体,采用硅烷偶联剂表面改性后的金刚石、碳化硅和氧化铝微粉为填料分别制备高导热绝缘漆,分析3种填料对绝缘漆的防沉淀性、导热系数、击穿电压和粘度的影响,采用3种改性填料复合制备了一种高导热绝缘漆,并在低压电机的整机上进行应用试验。结果表明:加入未改性填料的绝缘漆易产生沉淀现象,而加入硅烷偶联剂表面改性填料的绝缘漆储存稳定性好,不易沉淀;添加改性后的金刚石、碳化硅和氧化铝微粉填料后的绝缘漆,其导热系数随微粉含量的增加均有所提高、电气强度随微粉含量的增加而降低、粘度随微粉含量的增加而增大;3种改性填料复合使用制备的高导热绝缘漆导热系数可达0.432W/(m·K),粘度69 s,电气强度23.4 MV/m。电机温升同比下降7 K,电机效率提高0.97%。