半導(dǎo)體制冷熱端散熱器傳熱特性研究.pdf

1、半導(dǎo)體制冷具有占用空間小，制冷迅速，溫度可精確調(diào)節(jié)，無(wú)需制冷劑等優(yōu)點(diǎn)，使其在航天、軍工等特殊領(lǐng)域得到重視并利用。半導(dǎo)體制冷片內(nèi)部電臂由于傅里葉效應(yīng)的影響，冷熱端存在熱量傳導(dǎo)，須將熱量及時(shí)排出，冷熱端溫差越小則制冷片的制冷效果愈佳。所以，半導(dǎo)體制冷技術(shù)在使用時(shí)須著重考慮其熱端的散熱。
　　本文使用商用CFD軟件Fluent對(duì)半導(dǎo)體制冷熱端散熱器進(jìn)行仿真模擬，優(yōu)化了散熱器的物理參數(shù)，并比較了不同散熱器對(duì)半導(dǎo)體制冷片散熱效果。試驗(yàn)驗(yàn)證仿

2、真模擬得到的結(jié)論，對(duì)于不同散熱器構(gòu)成的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)進(jìn)行性能比較，分析了各系統(tǒng)的優(yōu)劣。詳細(xì)工作如下:
　　使用Fluent對(duì)板翅散熱器、熱管散熱器、扁管做模擬，迭代計(jì)算結(jié)束后通過(guò)分析溫度分布云圖，綜合比較其性能，分析三種散熱方式優(yōu)缺點(diǎn);對(duì)板翅散熱器和扁管散熱器模型參數(shù)進(jìn)行仿真模擬，板翅散熱器模擬結(jié)果顯示翅片的高度和數(shù)目?jī)蓚€(gè)參數(shù)對(duì)于散熱效果有重要的影響，綜合比較后得到最佳的翅片高度和數(shù)目;討論了扁管內(nèi)的流體流速、溫度這些參數(shù)對(duì)于扁管

3、散熱效果的影響，并對(duì)物理參數(shù)逐一進(jìn)行優(yōu)化，得到最佳的參數(shù)值;試驗(yàn)驗(yàn)證仿真模擬得到的三種散熱器的結(jié)論，并且對(duì)三種散熱器構(gòu)成的制冷系統(tǒng)的能效比進(jìn)行了分析比較。以上工作得到結(jié)論如下:
　　三種散熱器中扁管流道內(nèi)通入合適溫度的液體進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)流換熱效果最佳，熱管散熱器裝置比扁管散熱系統(tǒng)更加的簡(jiǎn)單安全，板翅散熱器的散熱效果最差，其優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低，占用空間小，因此當(dāng)制冷片的熱流密度較小時(shí)可考慮優(yōu)先使用板翅散熱器。板翅散熱器模型優(yōu)化得到了最佳的翅片

4、數(shù)目，翅片高度越高其散熱功率也越高，但在翅片選用時(shí)要考慮到實(shí)際的使用空間，而且翅片增加到一定高度之后其散熱功率的增加變得緩慢甚至可忽略不計(jì)。扁管的進(jìn)口流體溫度越低散熱效果越好，但是散熱流體需要能量補(bǔ)償才可以進(jìn)行再次換熱，所以入流溫度可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。扁管入口流體速度不可過(guò)小，流速過(guò)小會(huì)導(dǎo)致扁管內(nèi)流體流速不均勻，當(dāng)入口流速在0-0.1m/s范圍時(shí)，流速變化對(duì)于散熱效果影響較大，在大于0.1 m/s的范圍內(nèi)時(shí)影響較小。試驗(yàn)驗(yàn)證仿真模擬關(guān)于