發(fā)布時間：2020-09-30 17:07

　　 近年來,高集成高密度已成為電子器件的發(fā)展趨勢,對有效解決其冷卻問題提出了更高要求,脈動熱管因簡單的結(jié)構(gòu)、較高的傳熱系數(shù)等優(yōu)點(diǎn)在散熱元件的研究領(lǐng)域引起廣泛關(guān)注。為進(jìn)一步提升其實(shí)用性和熱力性能,許多針對脈動熱管的改進(jìn)和優(yōu)化措施被不斷提出。本文為解決實(shí)際工程應(yīng)用中的平面間的傳熱問題,提出一種具有部分水平結(jié)構(gòu)(水平的蒸發(fā)與冷凝段)的新型閉環(huán)脈動熱管,采用數(shù)值模擬方法,結(jié)合其氣相體積分?jǐn)?shù)云圖及溫度波動特征,對不同加熱功率(10W~40W)下脈動熱管的無量綱臨界啟動高度進(jìn)行研究,并分析了不同充液率(30%~60%)對脈動熱管熱力性能的影響。另外,為改善脈動熱管的熱力性能,本文提出三種非均勻加熱方式:非對稱式(以蒸發(fā)段幾何中心線為對稱軸)、遞增式(沿蒸發(fā)段端部至絕熱段加熱量逐漸增加)以及遞減式(沿蒸發(fā)段端部至絕熱段加熱量逐漸減小),通過與均勻加熱時的溫度及熱阻對比,對其改進(jìn)效果進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明:本文所采用數(shù)值模擬方法與文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)及流型呈現(xiàn)很好的一致性,證明了其可靠性。根據(jù)部分水平結(jié)構(gòu)脈動熱管的溫度變化曲線,當(dāng)絕熱段兩部分的溫度值近似相等時,脈動熱管未啟動,而絕熱段兩部分的溫度值間存在顯著差異時,脈動熱管完成啟動。氣相在加熱階段由氣泡向長氣塞的轉(zhuǎn)變,以及啟動時長氣塞向冷凝段移動,之后變?yōu)槎虤馊倪^程,以氣相體積分?jǐn)?shù)云圖變化的形式在本文中呈現(xiàn)出來。經(jīng)分析得到脈動熱管在10W、20W和30W時的無量綱臨界啟動高度分別為0.283、0.200和0.069,且當(dāng)無量綱高度小于0.069時,脈動熱管無法啟動;無量綱高度值越大,其熱力性能越好;較低充液率、高加熱功率時,脈動熱管發(fā)生“干燒”現(xiàn)象,傳熱性能惡化。另外,在蒸發(fā)段采用非對稱式和遞增式加熱方案,可使脈動熱管傳熱性能提升,非對稱式最多可使熱阻值降低13.26%。綜上,本文對所提出部分水平結(jié)構(gòu)脈動熱管的計算數(shù)據(jù),為實(shí)際工程應(yīng)用中平面間的傳熱提供了設(shè)計依據(jù),非對稱式加熱方案為脈動熱管傳熱性能的優(yōu)化提供了新思路。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK172.4
【部分圖文】：

冷卻低于環(huán)境溫度時的冷卻成為主動式冷卻，與被動式相機(jī)構(gòu)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)芯片溫度低于環(huán)境溫度，發(fā)熱元其較高的工作性能，缺點(diǎn)是可靠性比較低。主要有熱冷卻過不同導(dǎo)體組成的回路時，在不同導(dǎo)體的接頭處隨著吸熱、放熱現(xiàn)象，稱為珀耳帖效應(yīng)。熱電冷卻就是基其核心部件熱電模塊包含有 N 型與 P 型兩種不同的半芯片上，冷面與散熱元件接觸，通電后，載流子由 P 體，實(shí)現(xiàn)熱量由發(fā)熱元件向冷卻元件的傳遞。其主要需要制冷劑，且通過電壓和電流的控制就能夠?qū)崿F(xiàn)對制結(jié)構(gòu)緊湊且能靈活變化以滿足要求等。其不足之處在較高，經(jīng)濟(jì)性較差。

第一章 緒 論可以通過提高流體流動速度來加快熱量傳遞減小溫度升高的幅度，但過高流速又會帶來噪聲過大的問題。b) 射流冷卻射流冷卻主要有液體射流冷卻和噴霧冷卻兩種形式，如圖 1-2 所示，其中液體射流冷卻不涉及相變，液體以較高的速度由入口流入，再從出口流出。而噴霧冷卻涉及到相變，液體經(jīng)噴嘴后霧化為很小的液滴噴射到芯片等發(fā)熱元件上，形成一層液膜，通過蒸發(fā)為氣相帶走熱量，相比射流冷卻，噴霧冷卻的作用范圍更廣，更均勻。對于射流冷卻技術(shù)的研究主要包括冷卻劑的選擇、噴射的速度等方面，流速為 2.2 10-4m3/s 的 FC-72，以液體射流冷卻的方式，其冷卻熱流密度可達(dá)到120W/cm2[4];冷卻劑為水且以噴霧冷卻的方式時，其散熱熱流密度可達(dá)到 500W/cm2[5]。

圖 1-2 射流冷卻技術(shù)Figure 1-2 Jet cooling technology卻相變來實(shí)現(xiàn)熱量傳遞的傳熱裝置，常規(guī)熱管的結(jié)蓋、內(nèi)部的吸液芯三大部分，按邊界條件不同分圖 1-3 所示。封閉狀態(tài)下將管內(nèi)抽成真空，再向

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 屈健;孫芹;王謙;;考慮接觸角滯后的脈動熱管工質(zhì)運(yùn)動特性研究[J];工程熱物理學(xué)報;2015年09期

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1 鄭豪策;不同管徑/管型下閉環(huán)脈動熱管的傳熱特性研究[D];浙江大學(xué);2016年

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本文編號：2831114