高效微小通道熱沉的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近年來，隨著電子設(shè)備組裝密度越來越高，散熱問題越來越突出。微通道熱沉具有比表面積大、換熱效率高及結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。本文的設(shè)計(jì)要求是：在40mm×20mm散熱面上，熱流密度達(dá)到20W/cm 2時(shí)，熱沉壁面溫度低于60℃。
　　 為了實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，本文提出了一種高效叉排肋片結(jié)構(gòu)的微小通道。采用FLUENT軟件對叉排結(jié)構(gòu)熱沉和傳統(tǒng)直列結(jié)構(gòu)熱沉進(jìn)行了性能對比，結(jié)果表明叉排結(jié)構(gòu)熱沉較直列結(jié)構(gòu)其換熱能力提高了18％以上

2、，但也帶來了阻力增大的問題。此外，從場協(xié)同角度出發(fā)解釋了叉排微小通道熱沉傳熱強(qiáng)化和耗功增大的機(jī)理。根據(jù)數(shù)值研究結(jié)果對叉排熱沉的肋片倒圓角，發(fā)現(xiàn)倒圓角對熱沉性能的影響很小。因此，本文在不改變肋片形狀的基礎(chǔ)上，對影響叉排肋片微小通道熱沉的結(jié)構(gòu)參數(shù)做了深入的探討，研究表明：叉排肋片存在一個(gè)最佳的肋片長度比值，最佳的肋片厚度比值，最佳的肋片高度比值，使得熱沉的性能最優(yōu)。分析有、無進(jìn)出口管對熱沉壓降的影響，結(jié)果表明進(jìn)出口管的壓降占總壓降的50％以

3、上，這說明熱沉主體的壓降比總壓降小很多。
　　 以優(yōu)化的結(jié)果為基礎(chǔ)，結(jié)合加工工藝，本文加工了四組叉排肋片微小通道，在不同加熱功率、不同流量、不同設(shè)計(jì)尺寸情況下，對其進(jìn)行了散熱和流動測試實(shí)驗(yàn)，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析和討論。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)熱沉壁面溫度與熱流密度呈線性關(guān)系，加熱功率變化時(shí)，熱沉的動態(tài)響應(yīng)僅需1分鐘；隨著流量增加，熱沉換熱性能提高，壓力損失也增大；實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明設(shè)計(jì)尺寸為Y=1，Wc=2.1熱沉的換熱效果最好，這與數(shù)值計(jì)算結(jié)果一