發(fā)布時間：2020-03-22 01:13

【摘要】：隨著電子儀器設備的集成化和微型化迅猛發(fā)展,儀器設備熱環(huán)境控制問題變得尤為重要,如何有效合理的利用具有高熱流密度冷卻能力和嚴格溫度控制能力的噴霧冷卻技術已成為近年來國內外相關學者的研究重點。本文以高熱流密度電子儀器設備的強化散熱特性為研究對象,采用多孔泡沫材料強化散熱技術與噴霧冷卻技術相結合的方法,通過理論分析和實驗測量研究影響強化散熱效果的關鍵因素,并對熱環(huán)境進行綜合評估。本文開展的主要工作如下:1.進行噴霧冷卻實驗臺系統(tǒng)方案設計,分別對加熱系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)和數據測量系統(tǒng)的關鍵部件進行調研選型和設計加工,搭建以水為工質的高發(fā)熱功率噴霧冷卻實驗臺。對具有高導熱性、低密度的多孔泡沫金屬和具有親水性和毛細吸水作用的多孔泡沫材料進行調研和選材,并對實驗臺進行前期調試和改進。2.在分析實驗臺測量誤差的前提下,實驗研究一定速度的氮氣攜帶水霧滴沖擊金屬銅加熱表面的散熱特性,探究不同強化傳熱條件下輸入熱流密度、液體流量和氣體流量對于換熱效果的影響�；谏鲜鼋Y果,認為在低輸入熱流密度(一般低于50W/cm~2)時,液體流量越大,表面溫度越低,當液體流量為1L/h時能獲得最大的表面換熱系數,但對表面溫度的控制效果一般。3.對于高功率噴霧冷卻實驗過程難以達到穩(wěn)態(tài)的問題,利用編寫Fortran語言計算程序,模擬實驗臺加熱柱一維非穩(wěn)態(tài)導熱過程,獲得加熱柱內部溫度場和噴霧面等效對流換熱系數。實驗發(fā)現,在高輸入熱流密度(一般高于50W/cm~2)時,采用較大的液體流量能獲得更好的冷卻效果;考察氣體流量的影響,認為在液體流量一定的情況下,氣體流量越大,霧滴破碎更加充分,換熱表面溫度更低且能夠獲得更好的綜合換熱效果。4.實驗研究一定速度的氮氣攜帶水霧滴沖擊覆蓋多孔泡沫材料的加熱表面的散熱特性,對比不同孔隙密度、材料厚度和孔隙率對冷卻效果的影響。研究發(fā)現泡沫材料孔隙密度越小,換熱表面溫度越低且表面綜合換熱系數越高,且在使用厚度為3mm,孔隙率為0.9的泡沫材料時獲得了最佳的換熱效果。
【圖文】：

-2-圖 1-1 不同冷卻方式對比圖[13]高熱流密度下的電子儀器設備的熱控制問題，以微通道液冷、射為代表的利用相變冷卻的散熱方式逐漸得到了廣泛應用。以上對比如表 1-1 所示，示意圖如圖 1-2 所示。

(a) 微通道液冷 (b) 射流沖擊 (c) 噴霧冷卻圖 1-2 典型冷卻方式示意圖微通道一般是指水力直徑在 1000 微米以下的管道或通道，微通道液冷方式設備緊湊，系統(tǒng)體積小，，但壓力損失較大；沖擊射流冷卻與噴霧冷卻原理相似，區(qū)別
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TK124;TN03

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