漸擴截面結構微尺度通道內沸騰換熱實驗研究.pdf

1、微尺度通道內沸騰換熱因具有良好的換熱特性，現在越來越廣泛地被應用于高熱流密度而空間有限的電子系統(tǒng)的冷卻散熱設計中，廣闊的工業(yè)和市場應用前景使得微尺度通道內的流動沸騰換熱特性已經成為國內外學者們的研究熱點之一。本文以去離子水為實驗工質，研究其在60個入口當量直徑為0.7 mm(0.4 mm×3 mm)、出口當量直徑為1.5 mm(1 mm×3 mm)呈輻射狀分布的矩形漸擴截面結構的微尺度通道內沸騰換熱特性及其影響因素。
　　首先根據

2、大功率IC器件的散熱要求，對換熱通道的結構進行設計，設計并組裝完成了一套用于實驗研究去離子水在微尺度通道內沸騰換熱的實驗裝置，對實驗設備、實驗方法、實驗工質、外插測量法和直接測量法的測溫方式進行比較和選擇、實驗操作問題及解決方法和實驗誤差進行了詳細的介紹和分析。通過測量質量流量、加熱電壓、壁面溫度和出口干度等數據并進行計算，給出了微通道內熱流密度、起沸點、平均沸騰換熱系數和沸騰數Bo等參數，分析比較了在不同工況下各參數的變化規(guī)律。研究結

3、果表明:
　　(1)出口干度隨著熱流密度的增大而增大，質量流量的增大對出口干度的增加具有削弱和阻礙作用;在質量流量較大的情況下，出口干度的變化比較穩(wěn)定，不容易出現“蒸干”現象。
　　(2)平均沸騰換熱系數隨著干度的上升呈現出明顯地下降，與出口干度呈負的指數關系。隨著熱流密度的增大，平均沸騰換熱系數逐漸減小。相對于熱流密度，質量流量對平均沸騰換熱系數的影響較小;因此，可以認為核態(tài)沸騰在本實驗參數范圍內起著主要作用，當質量流量增

4、大到一定程度時，換熱有向對流沸騰占主導地位的變化趨勢。
　　(3)在平均沸騰換熱系數與熱流密度、干度和沸騰數Bo的關系圖中都發(fā)現了當質量流量達到0.96 g·s-1時的曲線變化不同于中低質量流量時曲線變化的現象，有突然增強的變化趨勢，即質量流量的對沸騰換熱系數的影響增強，質量流量的增大對換熱是有積極的促進作用，認為對流沸騰作用開始顯現。
　　最后，綜合考慮Bo數、We數、X和hsp,l對沸騰換熱系數的影響，提出適用于漸擴截面