【摘要】：由于微通道換熱器具有重量輕、尺寸小和換熱效率高等特點,能夠把集成元件內(nèi)高熱流密度的熱量及時的傳遞到周圍介質(zhì)中,所以受到了國內(nèi)外專家學者的廣泛關(guān)注。但是微通道內(nèi)的流動換熱和常規(guī)通道的流動換熱原理差別很大,因此微通道內(nèi)部流體的流動分配均勻性以及微通道壁面粗糙度對于微通道內(nèi)部流體的流動換熱的影響問題依然是研究熱點。所以本文從微通道內(nèi)流體流量分配以及壁面粗糙度對微通道內(nèi)的壓降、換熱特性進行研究,研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)設計兩種不同進出的方式的微通道換熱器—U型(流體上進上出)和Z型(流體上進上出)。通過搭建微通道可視化試驗臺,利用高速攝像機觀察并記錄了不同流量時,微通道換熱器內(nèi)部流體流量的分布情況,計算兩種結(jié)構(gòu)微通道換熱器內(nèi)總流體分配不均勻度S值,通過對比進行分析。結(jié)果表明:流體在微通道每個分通道內(nèi)的流量不相同,不同管道的流量分布差異很大,而且隨著入口Re數(shù)的增加,各個通道內(nèi)的流量分配差異性越大。在試驗所研究的雷諾數(shù)Re范圍下,Z型結(jié)構(gòu)的不均勻度增大了約70.1%,U型結(jié)構(gòu)不均勻度增大了約67.3%,但是Z型結(jié)構(gòu)整體均勻性比U型結(jié)構(gòu)要高約8.7%~22.4%,所以在相同雷諾數(shù)情況下,Z型進出口方式的微通道的流量分配均勻性要高于U型。(2)針對微通道內(nèi)表面粗糙度對流動換熱具有重要影響這一問題,采用三維數(shù)值模擬的方法,設計具有半圓形粗糙元的矩形截面微通道,研究了粗糙元的幾何尺寸、雷諾數(shù)對摩擦系數(shù)和努塞爾數(shù)的影響,并對其內(nèi)部流體流動特性和傳熱規(guī)律進行總結(jié)。結(jié)果表明:在粗糙元節(jié)距在0.3 mm-0.5 mm范圍內(nèi),微通道進出口壓降值隨著半圓形粗糙元節(jié)距的增大而減小,減小了大約6.85%;此外努賽爾數(shù)也逐漸降低,降低了大約7.02%。在粗糙元半徑在0.025 mm-0.075 mm范圍內(nèi),隨著半圓形粗糙元半徑的逐漸增大,其中矩形截面微通道的進出口壓降逐漸增大,增大了大約10.13%;此外努賽爾數(shù)也逐漸增大,降低了大約8.17%因此,粗糙度節(jié)距和半徑是微通道的重要設計參數(shù)。(3)采用數(shù)值模擬的方法,以三種復雜結(jié)構(gòu)的微通道和光滑微通道為研究對象,通過對比分析,總結(jié)其流動特性和傳熱規(guī)律。結(jié)果表明:在所研究的Re數(shù)范圍內(nèi),流體的Po數(shù)和Nu數(shù)均隨Re的增大而增大,但微通道Ⅳ的Po數(shù)最大,而微通道Ⅲ的Nu最大,通過分析可以得出,與其他幾個微通道相比,微通道的Ⅲ的性能最優(yōu)。
【圖文】：

蛇形微通道熱沉模型

流形示意圖：（a）分叉和（b）連續(xù)Fig1-2Schematicdiagramofmanifold:(a)bifurcationand(b)consecutive
【學位授予單位】：鄭州輕工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TK172

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9 張，

本文編號：2655319