R114在泡沫金屬材料內流動傳熱特性的實驗研究.pdf

1、伴隨著電子技術領域的飛速發(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備小型化、集成化發(fā)展的瓶頸之一，國內外學者都在不斷探尋新型的散熱冷卻方案。泡沫金屬是一種經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、高比導熱系數等優(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、其內部孔洞進行滲透與流動，因此可以作為輕質高效散熱器的填充材料，在電子工程、民航動車、航空航天等領域具有巨大的應用前景。
　　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、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，系統(tǒng)地實驗研究了 R114在泡沫金屬內部的流動換熱過程，分析了泡沫金屬材料的固體骨架材質、孔隙結構參數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、要研究內容和實驗結論有：
　?、僭O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，對以銅和鋁為基體材質、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，質量流量為0.0153~0.0397kg·s-1的范圍內，進行了實驗研究，獲得了不同工況下的等效表面換熱系數。
　?、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|量流率時，換熱器的等效表面換熱系數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隨質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、固體骨架導熱系數越高，則換熱器的等效表面換熱系數越大。
　　④在微干度（x≤0.1）條件下，保持工質質量流率不變，平板式換熱器的進出口壓差不