隨著各類電子元器件向微型化、高性能趨勢發(fā)展,高熱流密度帶來的性能下降逐漸顯現(xiàn),高效的相變傳熱元件得到廣泛應(yīng)用。均熱板作為一種針對二維平面散熱的相變傳熱元件,正逐步應(yīng)用在高性能電子元件上。為適應(yīng)電子設(shè)備內(nèi)部越來越有限的空間,需要開發(fā)厚度更薄且傳熱性能更好的超薄均熱板。本文設(shè)計了厚度為2.5mm的超薄均熱板,對吸液芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,共設(shè)計了2種吸液芯結(jié)構(gòu)的均熱板:蒸發(fā)端吸液芯統(tǒng)一采用具有多干道三維形狀的銅粉-絲網(wǎng)復(fù)合燒結(jié)結(jié)構(gòu),冷凝端吸液芯分別采用絲網(wǎng)燒結(jié)結(jié)構(gòu)(CMVC)和泡沫銅燒結(jié)結(jié)構(gòu)(CFVC)。對吸液芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行孔隙率測量,并利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀測其微觀形態(tài)。對超薄均熱板制造工藝進(jìn)行研究和優(yōu)化,制定工藝路線,確定具體的工藝參數(shù)。本文對吸液芯內(nèi)部的流體運動進(jìn)行分析,對吸液芯毛細(xì)性能進(jìn)行量化計算,得到泡沫銅結(jié)構(gòu)的毛細(xì)性能最佳;對均熱板內(nèi)部相變傳熱機(jī)理進(jìn)行分析,建立超薄均熱板熱阻簡化模型,計算熱阻理論值,其中擴(kuò)散熱阻占總熱阻約90%,CMVC和CFVC熱阻計算值分別為0.238K/W和0.239K/W。設(shè)計超薄均熱板水冷式傳熱性能測試裝置,并對裝置的水冷模塊進(jìn)行傳熱能力校驗及仿真。對于CMVC和CFVC,各制造3種充液率的樣品,采用2種冷卻水溫對其進(jìn)行測試,研究不同參數(shù)對均熱板傳熱性能的影響。結(jié)果表明:高冷卻水溫有助于均熱板傳熱性能的提高,包括提高均溫性能、降低熱阻和提高臨界熱流密度,但對于熱源表面溫度的降低有負(fù)面影響;對于CFVC,充液率為95%的樣品性能最佳,臨界熱流密度超過180W/cm2,熱阻低至0.152K/W;對于CMVC,充液率為105%的樣品性能最佳,但與充液率90%的樣品性能差異不大,臨界熱流密度為90W/cm2;CFVC傳熱性能普遍優(yōu)于CMVC。在低熱流密度、自然對流條件下,利用紅外熱成像技術(shù)(IRTI)對均熱板均溫性能進(jìn)行測試,此時均熱板雖仍具備較優(yōu)的均溫性能,但整體溫度升高,啟動時間延長。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN605
文章目錄
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 均熱板的結(jié)構(gòu)及基本原理
1.3 均熱板的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3.1 關(guān)于吸液芯結(jié)構(gòu)的研究
1.3.2 關(guān)于傳熱性能的研究
1.3.3 關(guān)于制造工藝的研究
1.4 研究目標(biāo)和研究內(nèi)容
1.4.1 選題來源
1.4.2 研究目標(biāo)
1.4.3 研究內(nèi)容及方法
1.5 本章小結(jié)
第二章 超薄均熱板吸液芯結(jié)構(gòu)及制造工藝研究
2.1 引言
2.2 超薄均熱板組成及選材
2.3 吸液芯結(jié)構(gòu)選型
2.4 吸液芯結(jié)構(gòu)設(shè)計及觀測
2.4.1 復(fù)合吸液芯優(yōu)化設(shè)計
2.4.2 吸液芯結(jié)構(gòu)孔隙率測量及計算
2.4.3 SEM觀測
2.5 超薄均熱板制造工藝
2.5.1 外殼板制造
2.5.2 外殼板清洗
2.5.3 吸液芯成型
2.5.4 支撐柱擺放
2.5.5 腔體擴(kuò)散焊
2.5.6 充液管整形
2.5.7 充液管氣體火焰釬焊
2.5.8 工質(zhì)灌注與抽真空
2.5.9 二次除氣
2.5.10 冷焊封口TIG焊接
2.5.11 成品后處理
2.6 本章小結(jié)
第三章 超薄均熱板傳熱性能理論分析
3.1 引言
3.2 吸液芯內(nèi)部流體流動分析
3.2.1 吸液芯結(jié)構(gòu)毛細(xì)性能特征
3.2.2 蒸氣流動對吸液芯內(nèi)部流動的影響
3.3 均熱板內(nèi)部相變傳熱機(jī)理
3.3.1 蒸發(fā)/沸騰傳熱機(jī)理
3.3.2 冷凝傳熱機(jī)理
3.4 超薄均熱板熱阻模型及計算
3.4.1 厚度方向熱阻
3.4.2 水平方向擴(kuò)散熱阻
3.4.3 熱阻計算
3.5 本章小結(jié)
第四章 超薄均熱板水冷式傳熱性能測試系統(tǒng)
4.1 引言
4.2 超薄均熱板水冷式傳熱性能測試裝置
4.2.1 加熱模塊
4.2.2 水冷模塊
4.2.3 控制及數(shù)據(jù)采集模塊
4.3 水冷模塊傳熱能力校驗
4.4 本章小結(jié)
第五章 超薄均熱板傳熱性能實驗研究
5.1 引言
5.2 水冷式傳熱性能實驗方法
5.3 水冷式傳熱性能實驗結(jié)果分析
5.3.1 冷卻水溫對均熱板傳熱性能的影響
5.3.2 充液率對均熱板傳熱性能的影響
5.3.3 吸液芯結(jié)構(gòu)對均熱板傳熱性能的影響
5.3.4 均熱板工作溫度動態(tài)曲線分析
5.4 紅外熱成像均溫性能實驗方法
5.5 紅外熱成像實驗結(jié)果分析
5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
Ⅳ－2答辯委員會對論文的評定意見
【相似文獻(xiàn)】
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本文編號：
1972240
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