基于硅基微熱管的毛細(xì)驅(qū)動(dòng)與相變傳熱研究.pdf

1、本文提出了一種新型動(dòng)脈管加強(qiáng)型微熱管陣列，該微熱管陣列可以有效抑制干燒現(xiàn)象的發(fā)生，并擴(kuò)大微熱管的工作范圍。在普通微熱管之間加入了尺寸較小的動(dòng)脈管，可以加強(qiáng)工作液體從冷端到熱端的回流能力。由于這些動(dòng)脈管具有比普通微熱管更小的截面尺寸，而管道上的尺寸差會(huì)導(dǎo)致在兩種管道內(nèi)工作液體的壓力差，這種壓力差就會(huì)引導(dǎo)動(dòng)脈管內(nèi)的工作液體向蒸發(fā)端的回流，回流液體的增多保證了微熱管在熱流量較大的的情況下仍然可以正常運(yùn)行。本文利用一維水力學(xué)模型和熱傳遞模型對(duì)動(dòng)

2、脈加強(qiáng)型微熱管的工作原理進(jìn)行了驗(yàn)證，并對(duì)其尺寸進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。為了驗(yàn)證動(dòng)脈管加強(qiáng)型微熱管的性能，利用光刻、濕法蝕刻和陽極鍵合工藝加工出了具有相近尺寸的傳統(tǒng)微熱管陣列和動(dòng)脈管加強(qiáng)型微熱管陣列，并進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，同時(shí)還提出了一種容積分割式硅基微熱管注液與密封方法。為了測(cè)試樣品的性能，本文設(shè)計(jì)了試驗(yàn)臺(tái)來模擬微熱管不同的工作狀態(tài)，并通過高速攝像和溫度測(cè)量對(duì)微熱管的工作性能進(jìn)行測(cè)試，并通過高速攝像得到微熱管在各種工作臨界條件下內(nèi)部氣液分部情況的直

3、觀信息。溫度測(cè)試結(jié)果顯示，動(dòng)脈加強(qiáng)型微熱管可以有效地?cái)U(kuò)大其工作范圍(為原有微熱管設(shè)計(jì)的兩倍)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論計(jì)算結(jié)果較好地吻合。
　　 課題的主要研究工作如下：
　　 (1)毛細(xì)驅(qū)動(dòng)和蒸汽壓力分布模型分析研究。針對(duì)動(dòng)脈加強(qiáng)型微熱管的特殊設(shè)計(jì)，建立了基于Young-Laplace等式的一維毛細(xì)驅(qū)動(dòng)模型，并改進(jìn)了基于Clausius-Clapyron等式的微熱管蒸汽壓力分布模型。利用模型數(shù)值計(jì)算結(jié)果，證明了動(dòng)脈加強(qiáng)型微熱管設(shè)

4、計(jì)的有效性。
　　 (2)動(dòng)脈加強(qiáng)型微熱管優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。針對(duì)動(dòng)脈管可以提供額外液體回流的特點(diǎn)，利用一維的微熱管毛細(xì)驅(qū)動(dòng)模型分析了動(dòng)脈管截面尺寸對(duì)液體回流量的影響，根據(jù)理論計(jì)算結(jié)果得到了動(dòng)脈管和微熱管截面尺寸的最優(yōu)尺寸比，使得動(dòng)脈管可以傳輸更多的工作液體。由于微熱管對(duì)內(nèi)部工作液體的量需要非常精確的控制，因此本文針對(duì)動(dòng)脈加強(qiáng)型微熱管的最優(yōu)注液比進(jìn)行了分析，得到了動(dòng)脈加強(qiáng)型微熱管的最優(yōu)注液比。
　　 (3)硅基微熱管加工工藝研