R114在泡沫金屬材料內(nèi)流動傳熱特性的實驗研究.pdf

1、伴隨著電子技術(shù)領(lǐng)域的飛速發(fā)展，電子功率器件趨于向小型化、高功率密度方向發(fā)展，傳統(tǒng)的風(fēng)冷、水冷等冷卻方式已逐漸無法滿足其與日俱增的散熱需求，熱管理問題成為限制電子設(shè)備小型化、集成化發(fā)展的瓶頸之一，國內(nèi)外學(xué)者都在不斷探尋新型的散熱冷卻方案。泡沫金屬是一種經(jīng)過特殊工藝制備的新型功能材料，其兼具金屬特性與某些非金屬的特殊物理性能，具有低密度、高孔隙率、高比表面積、高比導(dǎo)熱系數(shù)等優(yōu)點。其中，開孔泡沫金屬因其孔隙之間連通性好，通孔率高，流體可以通過

2、其內(nèi)部孔洞進(jìn)行滲透與流動，因此可以作為輕質(zhì)高效散熱器的填充材料，在電子工程、民航動車、航空航天等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。
　　本文針對高熱流密度的功率電子元器件散熱問題，采用以不同基體材質(zhì)、不同孔密度以及不同孔隙率的泡沫金屬為填充物的平板式換熱器，選用高溫制冷劑R114作為冷卻工質(zhì)，系統(tǒng)地實驗研究了 R114在泡沫金屬內(nèi)部的流動換熱過程，分析了泡沫金屬材料的固體骨架材質(zhì)、孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)等對平板式散熱器傳熱性能和阻力特性的影響規(guī)律，主

3、要研究內(nèi)容和實驗結(jié)論有：
　?、僭O(shè)計并加工了以泡沫金屬為填充物的平板式換熱器，并以高溫制冷劑R114為工質(zhì)，對以銅和鋁為基體材質(zhì)、孔密度在10ppi~20ppi、孔隙率在0.921~0.959的6塊泡沫金屬填充的平板式換熱器，在熱流密度為26.3~90.3kw·m-2，質(zhì)量流量為0.0153~0.0397kg·s-1的范圍內(nèi)，進(jìn)行了實驗研究，獲得了不同工況下的等效表面換熱系數(shù)。
　?、谠谙嗤r下，低孔密度、高孔隙率泡沫金屬

4、填充的平板式換熱器壁面均溫性更好；在相同孔密度和孔隙率下，泡沫鋁比泡沫銅的換熱器壁面均溫性更好。
　?、墼谙嗤|(zhì)量流率時，換熱器的等效表面換熱系數(shù)隨熱流密度的增大而增大；在相同熱流密度時，換熱器的等效表面換熱系數(shù)隨質(zhì)量流率的增大而增大；在相同工況條件下，泡沫金屬的孔密度越大、孔隙率越低、固體骨架導(dǎo)熱系數(shù)越高，則換熱器的等效表面換熱系數(shù)越大。
　?、茉谖⒏啥龋▁≤0.1）條件下，保持工質(zhì)質(zhì)量流率不變，平板式換熱器的進(jìn)出口壓差不