漸擴(kuò)截面結(jié)構(gòu)微尺度通道內(nèi)沸騰換熱實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、微尺度通道內(nèi)沸騰換熱因具有良好的換熱特性，現(xiàn)在越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用于高熱流密度而空間有限的電子系統(tǒng)的冷卻散熱設(shè)計(jì)中，廣闊的工業(yè)和市場(chǎng)應(yīng)用前景使得微尺度通道內(nèi)的流動(dòng)沸騰換熱特性已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者們的研究熱點(diǎn)之一。本文以去離子水為實(shí)驗(yàn)工質(zhì)，研究其在60個(gè)入口當(dāng)量直徑為0.7 mm(0.4 mm×3 mm)、出口當(dāng)量直徑為1.5 mm(1 mm×3 mm)呈輻射狀分布的矩形漸擴(kuò)截面結(jié)構(gòu)的微尺度通道內(nèi)沸騰換熱特性及其影響因素。
　　首先根據(jù)

2、大功率IC器件的散熱要求，對(duì)換熱通道的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)并組裝完成了一套用于實(shí)驗(yàn)研究去離子水在微尺度通道內(nèi)沸騰換熱的實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)工質(zhì)、外插測(cè)量法和直接測(cè)量法的測(cè)溫方式進(jìn)行比較和選擇、實(shí)驗(yàn)操作問題及解決方法和實(shí)驗(yàn)誤差進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和分析。通過(guò)測(cè)量質(zhì)量流量、加熱電壓、壁面溫度和出口干度等數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算，給出了微通道內(nèi)熱流密度、起沸點(diǎn)、平均沸騰換熱系數(shù)和沸騰數(shù)Bo等參數(shù)，分析比較了在不同工況下各參數(shù)的變化規(guī)律。研究結(jié)

3、果表明:
　　(1)出口干度隨著熱流密度的增大而增大，質(zhì)量流量的增大對(duì)出口干度的增加具有削弱和阻礙作用;在質(zhì)量流量較大的情況下，出口干度的變化比較穩(wěn)定，不容易出現(xiàn)“蒸干”現(xiàn)象。
　　(2)平均沸騰換熱系數(shù)隨著干度的上升呈現(xiàn)出明顯地下降，與出口干度呈負(fù)的指數(shù)關(guān)系。隨著熱流密度的增大，平均沸騰換熱系數(shù)逐漸減小。相對(duì)于熱流密度，質(zhì)量流量對(duì)平均沸騰換熱系數(shù)的影響較小;因此，可以認(rèn)為核態(tài)沸騰在本實(shí)驗(yàn)參數(shù)范圍內(nèi)起著主要作用，當(dāng)質(zhì)量流量增

4、大到一定程度時(shí)，換熱有向?qū)α鞣序v占主導(dǎo)地位的變化趨勢(shì)。
　　(3)在平均沸騰換熱系數(shù)與熱流密度、干度和沸騰數(shù)Bo的關(guān)系圖中都發(fā)現(xiàn)了當(dāng)質(zhì)量流量達(dá)到0.96 g·s-1時(shí)的曲線變化不同于中低質(zhì)量流量時(shí)曲線變化的現(xiàn)象，有突然增強(qiáng)的變化趨勢(shì)，即質(zhì)量流量的對(duì)沸騰換熱系數(shù)的影響增強(qiáng)，質(zhì)量流量的增大對(duì)換熱是有積極的促進(jìn)作用，認(rèn)為對(duì)流沸騰作用開始顯現(xiàn)。
　　最后，綜合考慮Bo數(shù)、We數(shù)、X和hsp,l對(duì)沸騰換熱系數(shù)的影響，提出適用于漸擴(kuò)截面