本文關鍵詞：陣列噴霧冷卻換熱特性及表面溫度均勻性實驗研究

  更多相關文章： 陣列噴霧 循環(huán)封閉系統 換熱特性 溫度分布均勻性 模塊化冷卻器

【摘要】：電子設備集成度和功率密度的不斷提高,導致電子元件散熱問題越顯突出,傳統散熱方式己很難滿足其散熱要求。相比,噴霧冷卻技術因其散熱高效,溫控良好,工質需求量少等優(yōu)勢在傳熱領域受到研究者廣泛的關注,具有廣闊的應用前景。目前噴霧冷卻的研究多集中在單噴嘴或兩噴嘴的小尺寸面換熱機理方面,本文以大功率固體激光器散熱工程應用為背景,設計標準模塊化冷卻器,針對大噴淋表面研究了沸騰區(qū)陣列噴霧冷卻換熱特性。主要研究工作如下：(1)以R134a和R407c為冷卻工質,設計搭建了封閉式循環(huán)噴霧冷卻實驗系統,并計算分析了噴嘴霧化特性,結果表明：同一工況下,R407c霧化液滴的Suater平均直徑小于R134a,且液滴Suater平均直徑隨著噴霧壓降的增大均會變小。(2)設計排布噴嘴陣列,計算最優(yōu)噴霧高度,優(yōu)化冷卻液流道結構,研制出陣列噴霧模塊化冷卻器,并測試驗證了整個噴嘴陣列噴霧的均勻性。(3)以封閉式噴霧冷卻系統為實驗平臺,探索了噴霧流量、噴霧壓力、工質入口溫度、冷卻工質、表面肋結構對陣列噴霧冷卻換熱特性的影響規(guī)律,噴霧流量和壓力的增大,使得液滴數增加增強了換熱能力；工質入口溫度的提高增強了沸騰換熱；肋結構能明顯改善換熱性能；介質R407c換熱性能較優(yōu)于R134a。之后,實驗研究了陣列噴霧表面溫度分布不均勻性的影響因素,陣列噴霧下表面液膜自由流動區(qū)域溫度分布更趨于均勻,流量的增加也能改善溫度不均勻性。(4)優(yōu)化實驗工況參數,進行模塊化冷卻器換熱特性測試,結果表明：冷卻器具備熱流密度170W/cm2的冷卻能力,并保持較低的冷卻表面溫度,同時溫度不均勻度偏差為1.55℃；控制噴霧入口介質溫度為12℃時,熱流密度達到127W/cmm2,冷卻液進出壓差在0.35MPa以內,同時加熱表面寬度方向溫差只有0.6℃。
【關鍵詞】：陣列噴霧 循環(huán)封閉系統 換熱特性 溫度分布均勻性 模塊化冷卻器
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 1 緒論15-25
• 1.1 課題的研究背景15-17
• 1.2 幾種典型的冷卻技術17-20
• 1.2.1 微通道冷卻17
• 1.2.2 熱管17-19
• 1.2.3 半導體制冷19-20
• 1.2.4 噴霧冷卻20
• 1.3 噴霧冷卻技術的研究進展20-23
• 1.3.1 換熱機理20-21
• 1.3.2 噴霧影響因素21-23
• 1.4 本文的研究目的與主要研究內容23-25
• 1.4.1 研究目的23-24
• 1.4.2 主要研究內容24-25
• 2 噴霧冷卻實驗系統25-48
• 2.1 冷卻介質的選擇和系統的熱力計算25-27
• 2.1.1 冷卻介質的選擇25-26
• 2.1.2 系統的熱力計算26-27
• 2.2 封閉式循環(huán)噴霧系統簡介27-35
• 2.2.1 供液噴霧系統主要組件28-30
• 2.2.2 加熱系統30-33
• 2.2.3 數據采集與測量系統33-35
• 2.3 噴嘴選定及噴霧特性評價參數估算35-41
• 2.3.1 噴嘴的設計選定35-36
• 2.3.2 噴霧特性評價參數估算36-41
• 2.4 陣列噴霧及模塊化冷卻器設計41-47
• 2.4.1 多噴嘴陣列排布41-44
• 2.4.2 噴霧腔體流道結構設計44-46
• 2.4.3 模塊化冷卻器件設計46-47
• 2.5 本章小結47-48
• 3 噴霧相變冷卻實驗過程及誤差處理48-55
• 3.1 實驗內容及步驟48-50
• 3.1.1 實驗目的48
• 3.1.2 實驗內容48-49
• 3.1.3 實驗步驟49-50
• 3.2 換熱性能評價參數50-53
• 3.2.1 熱流密度50
• 3.2.2 對流換熱系數50
• 3.2.3 換熱表面溫度50-51
• 3.2.4 溫度非均勻度51
• 3.2.5 其他參數51-53
• 3.3 實驗誤差處理及分析53-54
• 3.3.1 熱源熱損失分析53
• 3.3.2 實驗測量誤差分析53-54
• 3.4 本章小結54-55
• 4 陣列噴霧冷卻換熱特性研究55-85
• 4.1 陣列噴霧換熱影響因素55-73
• 4.1.1 介質流量對換熱的影響55-58
• 4.1.2 入口溫度對換熱的影響58-61
• 4.1.3 入口壓力對換熱的影響61-64
• 4.1.4 噴霧介質對換熱的影響64-69
• 4.1.5 表面肋結構對換熱的影響69-73
• 4.2 陣列噴霧表面溫度均勻性影響因素73-79
• 4.2.1 噴霧特性對溫度均勻性影響73-75
• 4.2.2 噴霧流量對溫度均勻性影響75
• 4.2.3 噴霧介質對溫度均勻性影響75-77
• 4.2.4 肋結構對溫度均勻性影響77-79
• 4.3 模塊化冷卻器的陣列噴霧冷卻換熱試驗79-83
• 4.4 本章小結83-85
• 5 總結與展望85-87
• 5.1 結論85-86
• 5.2 展望86-87
• 致謝87-88
• 參考文獻88-92

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