發(fā)布時間：2020-06-07 18:12

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)的實際需求,機械和電子器件逐漸向高度集成化、微型化的方向發(fā)展,導(dǎo)致微型機械和電子器件在使用過程中,熱流密度急劇增大,使得機械和電子元件的溫度過高,這極易造成器件的損壞。微通道換熱器因為其尺寸微小、單位體積換熱面積大和可有效強化傳熱過程等優(yōu)勢在微機電、微電子系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。而國內(nèi)外研究表明微通道換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸是對換熱器的換熱性能變化的有至關(guān)重要的影響因素,因此微通道換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化對于提高微通道換熱器的換熱性能與改善微通道流動特性具有十分重要的現(xiàn)實意義和理論價值。本文采用平直換熱微通道作為基本模型,通過數(shù)值模擬的方式對換熱微通道的換熱特性進行研究。在基本模型驗證的基礎(chǔ)上,改變微通道的入口形狀,通過5種不同入口的對比分析,探討入口形狀對換熱性能的主要影響因素:在對入口形狀的分析之上進行了流道長度對換熱性能影響的模擬分析,并提出了折線型流道的結(jié)構(gòu)來取代直流道。結(jié)果表明,入口形狀對換熱性能的影響主要取決于入口形狀的水力周長與重心高度。在相同入口流量下,入口水力周長越長,重心高度越低微通道換熱性能越好,溫度分布越均勻。折線型流道可以有效的優(yōu)化微通道換熱過程中的溫度分布,加強了微通道中的換熱工質(zhì)的混合。為進一步提高換熱器的性能,本論文提出了雙層錯列的微通道排布方式,對不同入口速度情況下單層優(yōu)化微通道的模型與雙層錯列優(yōu)化微通道模型進行對比分析,發(fā)現(xiàn)雙層錯列的微通道排布方式可以強化微通道中工質(zhì)的混合,降低流截面中工質(zhì)溫差。采用雙層錯列排布方式其芯片平均溫度要比單層排布低4℃。
【圖文】：

2圖 1-1 傳統(tǒng)微通道換熱模型如圖1-1所示為傳統(tǒng)微通道換熱模型,電子芯片在工作過程中所產(chǎn)生的大量熱量通過硅基底傳導(dǎo)至道微通道換熱通道平面內(nèi)，換熱媒介再將芯片產(chǎn)生的熱流由出口帶出系統(tǒng)，從而降低電子芯片的溫度，，優(yōu)化電子芯片的溫度分布。微通道的結(jié)構(gòu)的構(gòu)成與常規(guī)尺寸換熱器不同，由于微通道結(jié)構(gòu)微小，難以加工，因此微通道的加工采用在板層蝕刻，或者激光加工等方法，通過進行板路的堆疊來形成微通道結(jié)構(gòu)，如下圖 1-2 所示。圖 1-2 微通道結(jié)構(gòu)示意圖微型化工藝和高水平冷卻通道技術(shù)促進和推動了在工業(yè)中很多不同地方不同領(lǐng)域的高水平突破研究進展。微芯片在如今高水平科學(xué)技術(shù)中扮演著一個重要無比的角色，推動了不同領(lǐng)域的精密工作條件，提供了新世紀新技術(shù)的科研方向，對現(xiàn)代化科學(xué)設(shè)備注入了新鮮的血液。由于微芯片的高度集成化和微型化的優(yōu)點，這讓工作中的熱流密度快速增大，熱穩(wěn)定性不斷下降，不僅會使微型化的工作優(yōu)勢喪失，更容易產(chǎn)生不必要的危險和麻煩。如果想讓高熱流密度微芯片有正常工作的環(huán)境和

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文圖 1-1 傳統(tǒng)微通道換熱模型如圖1-1所示為傳統(tǒng)微通道換熱模型,電子芯片在工作過程中所產(chǎn)生的大量熱量通過硅基底傳導(dǎo)至道微通道換熱通道平面內(nèi)，換熱媒介再將芯片產(chǎn)生的熱流由出口帶出系統(tǒng)，從而降低電子芯片的溫度，優(yōu)化電子芯片的溫度分布。微通道的結(jié)構(gòu)的構(gòu)成與常規(guī)尺寸換熱器不同，由于微通道結(jié)構(gòu)微小，難以加工，因此微通道的加工采用在板層蝕刻，或者激光加工等方法，通過進行板路的堆疊來形成微通道結(jié)構(gòu)如下圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TK124

【參考文獻】

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本文編號：2701808