【摘要】：隨著社會(huì)的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,微電子技術(shù)在實(shí)際工程應(yīng)用中越來(lái)越廣泛,設(shè)備的微小型化已成為重要的發(fā)展趨勢(shì),其中微電子器件的冷卻問(wèn)題成為阻礙其發(fā)展的主要制約因素,而微通道內(nèi)兩相沸騰傳熱則是解決高熱流密度微電子芯片冷卻問(wèn)題極具潛力的選擇。本文首先介紹了國(guó)內(nèi)外微通道飽和沸騰傳熱系數(shù)的研究現(xiàn)狀和研究方法,主要從實(shí)驗(yàn)和理論兩方面對(duì)微通道內(nèi)飽和沸騰傳熱系數(shù)進(jìn)行了研究。本文主要從理論方面對(duì)定截面微通道內(nèi)飽和沸騰傳熱系數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)。主要工作內(nèi)容包括:(1)首先將應(yīng)用于圓形截面的三區(qū)模型擴(kuò)展應(yīng)用于矩形截面和三角形截面微通道。由于在矩形截面和三角形截面微通道飽和沸騰傳熱過(guò)程中存在角區(qū),即局部干涸狀態(tài),因此在三區(qū)模型的基礎(chǔ)上增加局部干涸區(qū),并推導(dǎo)出適用于矩形截面和三角形截面微通道沸騰傳熱系數(shù)的四區(qū)模型(液塞區(qū)、拉長(zhǎng)汽泡區(qū)、局部干涸區(qū)和完全干涸區(qū))。(2)以水為工質(zhì),利用三區(qū)模型和四區(qū)模型分別對(duì)矩形截面微通道內(nèi)沸騰傳熱系數(shù)進(jìn)行了擬合,得到一組經(jīng)驗(yàn)參數(shù),并利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行修正,最后利用該參數(shù)對(duì)不同質(zhì)量流量及熱流密度工況下的沸騰傳熱系數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè),并將預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果顯示三區(qū)模型和四區(qū)模型可以較好地預(yù)測(cè)出傳熱系數(shù)隨干度的變化趨勢(shì),且分別有90.38%和91.83%的數(shù)據(jù)誤差在30%以內(nèi),平均誤差為13.74%、13.2%。(3)同理,以丙酮為工質(zhì),用三區(qū)模型和四區(qū)模型分別對(duì)三角形截面微通道內(nèi)不同質(zhì)量流量及熱流密度工況下的沸騰傳熱系數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè),并將預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果顯示三區(qū)模型和四區(qū)模型可以較好地預(yù)測(cè)出傳熱系數(shù)隨干度的變化趨勢(shì),且分別有90.04%和92.02%的數(shù)據(jù)誤差在30%以內(nèi),平均誤差為13.68%、12.54%。通過(guò)對(duì)比三區(qū)模型和四區(qū)模型對(duì)這兩種截面形狀微通道內(nèi)飽和沸騰傳熱系數(shù)的預(yù)測(cè)結(jié)果可知,由于矩形和三角形截面存在角形區(qū)域,在完全干涸前存在局部干涸狀態(tài),四區(qū)模型中局部干涸區(qū)的引入能體現(xiàn)飽和沸騰傳熱過(guò)程中的局部干涸狀態(tài)對(duì)傳熱系數(shù)的影響,為具有角形截面的微通道內(nèi)飽和沸騰傳熱系數(shù)的研究提供了一定的參考。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN40
【圖文】：

微通道技術(shù)就已應(yīng)用于高密度微電子芯熱問(wèn)題中。近幾十年來(lái)，隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的高步。同時(shí)，社會(huì)各行業(yè)對(duì)微電子器件的要求也越來(lái)減小，已從毫米量級(jí)向微米以及亞微米量級(jí)過(guò)渡，管的數(shù)量以指數(shù)的速度遞增，該趨勢(shì)將會(huì)從上個(gè)世間[1]。因而，設(shè)備微小型化的發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)成為當(dāng)迅速向著緊湊型與功能型為一體的趨勢(shì)發(fā)展，如微不斷出現(xiàn)，其伴隨著微電子芯片上的熱流密度的不熱流密度已逐漸突破 MW/m2的數(shù)量級(jí)[2]。Fang 和流冷卻技術(shù)已不能滿足微電子器件的高散熱要求，此針對(duì)微電子器件的冷卻問(wèn)題，迫切需要具有更高術(shù)。目前高熱流密度電子器件的冷卻問(wèn)題已成為維要制約問(wèn)題[4]。

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文第 2 章 微通道內(nèi)飽和沸騰傳熱系數(shù)的理論介區(qū)模型概述區(qū)模型是由 Thome[28]最早提出來(lái)應(yīng)用于研究微通道沸騰傳熱機(jī)理的液塞區(qū)、拉長(zhǎng)汽泡區(qū)和汽塞區(qū)三部分組成，其模型示意圖如圖 2-1 所為在微通道的某一橫截面位置處，其液塞、拉長(zhǎng)泡狀流或汽塞隨時(shí)間。熱量主要通過(guò)以下三種傳熱方式進(jìn)行傳遞的，包括液塞的對(duì)流換熱和汽塞的對(duì)流換熱，進(jìn)而根據(jù)這三種傳熱模式在該截面所占據(jù)的時(shí)間部時(shí)均傳熱系數(shù)。

4444lamlamlamlamNuNudh h h （2-21）局部時(shí)均傳熱系數(shù) h (W/m2K)通過(guò)下式計(jì)算: hzthzthzthzvdryfilmfilmll （2-22）2.3 四區(qū)模型的理論介紹2.3.1 矩形截面微通道內(nèi)飽和流體沸騰傳熱系數(shù)的理論研究與圓形截面微通道的三區(qū)模型相比，矩形截面微通道內(nèi)不但存在液塞區(qū)、拉長(zhǎng)汽泡區(qū)和完全干涸區(qū)三部分，而且還多了一個(gè)區(qū)：局部干涸區(qū)（partially dryout zone）。在該局部干涸區(qū)中，液體工質(zhì)主要分布在矩形通道的四個(gè)直角位置，形成弧形液塊，其余位置均為干涸區(qū)，如圖 2-2 所示。因此我們稱矩形微通道內(nèi)沸騰換熱模型為四區(qū)模型（具體包括液塞區(qū)、拉長(zhǎng)汽泡區(qū)、局部干涸區(qū)和完全干涸區(qū)）。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們以四邊全部加熱（矩形截面的長(zhǎng)為：2L，寬為：L）的矩形微通道為例推導(dǎo)四區(qū)模型。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 葛琪林;柳建華;張良;張慧晨;;R290微通道內(nèi)沸騰換熱實(shí)驗(yàn)研究[J];熱能動(dòng)力工程;2015年05期

2 葛琪林;柳建華;張良;張慧晨;;R410A微通道內(nèi)沸騰換熱實(shí)驗(yàn)研究[J];制冷學(xué)報(bào);2015年04期

3 宗露香;徐進(jìn)良;劉國(guó)華;;微通道內(nèi)流動(dòng)沸騰不穩(wěn)定性影響因素實(shí)驗(yàn)研究[J];高�；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào);2015年01期

4 姜圣列;馬虎根;徐法堯;;微通道內(nèi)流動(dòng)沸騰特性研究[J];能源研究與信息;2014年04期

5 宗露香;徐進(jìn)良;劉國(guó)華;;脈沖熱控下微尺度沸騰不穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)[J];微納電子技術(shù);2014年01期

6 齊魯山;馬虎根;謝榮建;;R32/R134a在微通道內(nèi)流動(dòng)沸騰特性[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2010年12期

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1 陳玉敏;漸擴(kuò)截面結(jié)構(gòu)微尺度通道內(nèi)沸騰換熱實(shí)驗(yàn)研究[D];南京理工大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2795948