多尺度毛細芯環(huán)路熱管傳熱特性研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,在航空航天和電子器件等領(lǐng)域,散熱問題逐漸成為制約其行業(yè)發(fā)展的技術(shù)瓶頸。環(huán)路熱管(LHP)作為一種理想的兩相傳熱裝置,具有傳熱系數(shù)高、不需要外界動力,可反重力運行等優(yōu)點,能夠有效解決高熱流密度器件的散熱問題。但傳統(tǒng)的環(huán)路熱管毛細芯尺度單一,存在熱流密度范圍小,運行溫度高等缺點,傳熱性能有待進一步提高。針對傳統(tǒng)LHP的不足,本文開發(fā)出多尺度毛細芯環(huán)路熱管,并對其傳熱特性展開了研究。為獲取合適的設(shè)計參數(shù),首先分別研究了多尺

2、度毛細芯的毛細抽吸特性和相變傳熱特性,根據(jù)實驗結(jié)果,設(shè)計并制造了多尺度毛細芯環(huán)路熱管,在不同的毛細芯結(jié)構(gòu)、熱負荷和傾角等條件下對其啟動性能和穩(wěn)態(tài)運行性能進行了研究。
  在毛細芯的抽吸特性方面,本文通過毛細爬升實驗進行檢測,研究了工質(zhì)、燒結(jié)顆粒直徑dp和過氧化氫表面處理等因素對毛細抽吸特性的影響。通過對比不同工質(zhì)的實驗結(jié)果,發(fā)現(xiàn)蒸餾水的爬升高度和速度遠大于丙酮和乙醇。同時,發(fā)現(xiàn)毛細芯的抽吸特性隨著顆粒直徑的增加而逐漸提高,在dp=

3、73.8μm的毛細芯中,爬升高度可達454.4 mm。經(jīng)過表面處理之后,抽吸特性進一步提升,與未處理時相比,工質(zhì)在毛細芯的爬升高度提高了17.6%。
  在毛細芯的相變傳熱特性方面,采用池沸騰實驗進行研究。通過粉末燒結(jié)和表面處理的方法成功制備出具有納米-微米-毫米結(jié)構(gòu)的多尺度毛細芯,實驗發(fā)現(xiàn)在形成多尺度結(jié)構(gòu)后,相變傳熱特性對顆粒直徑的敏感性降低,最佳顆粒直徑的范圍有所擴大。通過可視化研究發(fā)現(xiàn),多尺度毛細芯可以顯著縮短氣泡生長周期,

4、并推遲大氣泡融合情況的發(fā)生。因此,多尺度毛細芯可有效強化相變傳熱,拓展熱流密度范圍,臨界熱流密度可達345.0 W/cm2,是光表面的3.15倍。
  基于對毛細芯性能的研究結(jié)果,研制出多尺度毛細芯環(huán)路熱管。實驗結(jié)果表明,多尺度毛細芯環(huán)路熱管可以在低至10 W的功率下成功啟動,并有效降低啟動溫度和縮短啟動時間。同時,發(fā)現(xiàn)環(huán)路熱管具有4種啟動模式,分別為啟動失敗,溫度波動,溫度過沖和平穩(wěn)啟動,并從工質(zhì)循環(huán)動力/阻力的角度對其進行了理

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