間歇式噴霧冷卻高熱流表面機(jī)理研究.pdf

1、隨著電子行業(yè)的快速發(fā)展，微電子系統(tǒng)進(jìn)一步集成化，傳統(tǒng)的散熱方式，換熱能力已達(dá)極限，使電子行業(yè)的發(fā)展陷入瓶頸。 本文針對(duì)小空間高熱流密度的散熱問(wèn)題，試圖尋找一種新的解決方案，使換熱能力進(jìn)一步提高。 通過(guò)文獻(xiàn)綜述，總結(jié)出影響池沸騰、噴霧冷卻中沸騰換熱的因素，分析了池沸騰、噴霧冷卻中沸騰換熱的優(yōu)缺點(diǎn)，從理論上提出一種新的解決方案，間歇性噴霧冷卻。 首先，介紹了與核態(tài)沸騰理論相關(guān)的氣泡動(dòng)力學(xué)，分析氣泡動(dòng)力學(xué)對(duì)核態(tài)沸騰的影

2、響。其次，重點(diǎn)介紹了核態(tài)沸騰換熱的四種經(jīng)典模型。為分析間歇性噴霧冷卻的沸騰現(xiàn)象，比較間歇性噴霧冷卻與傳統(tǒng)的連續(xù)性噴霧冷卻換熱效果，提供理論依據(jù)。 為了驗(yàn)證理論分析的可行性，進(jìn)一步研究間歇式噴霧冷卻中沸騰傳熱機(jī)理，比較間歇式噴霧冷卻與傳統(tǒng)的連續(xù)性噴霧冷卻換熱效果的優(yōu)劣，本文開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，間歇式噴霧冷卻在噴射半周期為100ms、150ms的條件下，換熱效果比連續(xù)性噴霧冷卻換熱效果要好。特別是在噴射半周期為10

3、0ms的條件下，壁面溫度與連續(xù)噴射相比降低了12％，而平均表面對(duì)流傳熱系數(shù)與連續(xù)噴射相比增加了18％ 分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)為造成這一現(xiàn)象，主要是由于間歇性噴霧冷卻在換熱方面具有三點(diǎn)優(yōu)勢(shì)： (1)平均時(shí)間內(nèi)加熱表面上形成的液膜比連續(xù)性噴射要薄，使熱阻減小。 (2)液膜厚度的減小，一方面，使液膜內(nèi)的氣泡更容易受到外界霧滴的影響，另一方面，使氣泡的生成半徑減小，逃逸頻率增加。 (3)采用間歇性噴射，在停噴的一段時(shí)間