微槽型平板熱管傳熱性能實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體工業(yè)的快速發(fā)展，電子元器件的熱流密度在不斷增大。散熱問(wèn)題己成為限制電子技術(shù)發(fā)展的重要原因。為了更好的解決電子散熱方面高熱流密度散熱問(wèn)題，提高微槽平板熱管的熱性能，通過(guò)測(cè)試和理論分析等方法來(lái)研究微槽平板熱管的換熱特性和機(jī)理是很有必要的。所以，本文對(duì)微槽平板熱管進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)研究，為實(shí)際應(yīng)用打下基礎(chǔ)。主要工作內(nèi)容如下：
　　首先，建立微槽平板熱管的二維物理模型，應(yīng)用VOF(Volume of fluid)多相流模型，結(jié)合編譯

2、的蒸發(fā)冷凝模型進(jìn)行了數(shù)值模擬。主要研究充液率和熱源功率對(duì)流動(dòng)換熱的影響。結(jié)果表明，充液率的不同會(huì)影響熱管傳熱性能，當(dāng)充液率為30％時(shí)，隨著熱源功率的增加熱管整體溫度升高。
　　然后，制作微槽平板熱管，搭建微槽型平板熱管的實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)。以丙酮作為微槽平板熱管的工質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。研究了充液率，真空度和熱源熱流密度對(duì)傳熱性能的影響。結(jié)果表明，充液率的不同會(huì)影響熱管傳熱性能，充液率為30%，此時(shí)熱管性能最優(yōu)。當(dāng)充液率為30%時(shí)，隨著熱源功

3、率的增大，蒸發(fā)段溫度的升高，熱阻變小，當(dāng)達(dá)到傳熱極限之后，熱管燒干，熱阻變大。在傳熱極限時(shí)，熱管的最大傳熱量達(dá)到120W，最小熱阻為0.44 K/W。此外，還研究了微槽平板熱管的蒸干現(xiàn)象和密封不良的微槽平板熱管的傳熱性能。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果和仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，可以看出仿真熱阻與實(shí)驗(yàn)熱阻趨勢(shì)具有一致性。
　　最后，建立熱管的熱阻網(wǎng)絡(luò)模型，熱阻模型表明工質(zhì)對(duì)傳熱性能具有很大影響。利用兩步法制備了質(zhì)量濃度分別為0.002wt%，0.005wt

4、%，0.01wt%和0.015wt%的M1(長(zhǎng)徑比為666的多壁碳納米管)-丙酮納米流體和M2(長(zhǎng)徑比為200的多壁碳納米管)-丙酮納米流體代替丙酮對(duì)微槽平板熱管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)優(yōu)化研究。使用上述納米流體作為工質(zhì)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得熱管壁溫來(lái)研究熱管的傳熱性能。結(jié)果表明，質(zhì)量濃度的不同影響熱管傳熱性能，且存在最佳質(zhì)量濃度(0.005wt％)。具有M1-丙酮納米流體(0.005wt％)和 M2-丙酮納米流體(0.005wt％)熱管與丙酮熱管對(duì)比熱阻分別