隨著電子芯片工作熱流密度的提升,傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱方式已不能滿足其發(fā)展的需要,迫切需要一種新型的高效散熱裝置。微通道換熱器具有體積小,換熱效率高等優(yōu)點(diǎn),相變微膠囊懸浮液則具有表觀比熱容大,儲(chǔ)能密度高等優(yōu)勢(shì)。基于此,論文就相變微膠囊懸浮液在微通道換熱器內(nèi)流動(dòng)與傳熱特性展開研究,為微通道換熱器及相變微膠囊懸浮液的實(shí)際應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐,具有一定的工程價(jià)值。論文首先基于文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上,建立了三種換熱器模型,分析了流體進(jìn)出口位置和微通道排列方式對(duì)流量分配的影響,獲得一種較理想的換熱器結(jié)構(gòu);并以此換熱器為研究對(duì)象,展開深入研究,分析入口流量、熱流密度和顆粒濃度的影響;設(shè)計(jì)并搭建實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng),就相變微膠囊懸浮液在換熱器內(nèi)流動(dòng)與傳熱特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試,與純水進(jìn)行了對(duì)比分析。研究結(jié)果表明:(1)1#換熱器中間通道流量大,兩側(cè)通道流量小,2#和3#換熱器呈兩側(cè)通道流量高中間通道流量低的S型分布;3#換熱器中懸浮液流量分布更均勻,不均勻度最小,S=0.066;3#換熱器進(jìn)出口壓差最小,為1846Pa,比2#換熱器低9.2%;3#換熱器底面局部高溫區(qū)域相對(duì)較小,最有利于電子器件的可靠運(yùn)行。(2)隨換熱器入口流量的增大,流體的出入口溫差降低,在相同入口流量下,相變微膠囊懸浮液出入口溫差要比純水的低。在入口流量為188.4mL/min時(shí),出入口溫差與去純水相比降低了19.6%。相變微膠囊懸浮液與純水的出入口壓差隨入口流量的增大而變大,在相同入口流量下,相變微膠囊懸浮液出入口壓差要比純水的高。換熱器底面平均溫度隨入口流量增大而逐漸降低,在流量為188.4mL/min至942mL/min區(qū)間內(nèi),具有趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。懸浮液濃度越高,換熱器發(fā)熱面溫度越低。(3)換熱器表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)K隨入口流量的增加而增大,當(dāng)流量進(jìn)一步增大,傳熱系數(shù)趨于平緩。在相同入口流量下,相變微膠囊懸浮液濃度越高,換熱器表面換熱系數(shù)越大。此外,結(jié)果還表明,因換熱器內(nèi)流量分配不均,使得換熱器內(nèi)每個(gè)通道沿流動(dòng)方向_x~*存在一定差異。(4)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明,相變微膠囊懸浮液的壓差隨流量變化規(guī)律與純水基本一致,當(dāng)流量增大時(shí),壓差較純水時(shí)有所增大,當(dāng)流量為800m L/min時(shí),其進(jìn)出口壓差是純水的1.5倍。當(dāng)換熱工質(zhì)為懸浮液時(shí),換熱器的進(jìn)出口壓差隨底面加熱功率的增大而減小,加熱功率為300W時(shí),最高比120W時(shí)降低16.3%。(5)相變微膠囊懸浮液與純水的出口溫度皆隨入口流量的增加而降低,相同流量下,懸浮液溫度低于純水溫度,與純水出口溫度相比最高可降低6.2%。換熱器發(fā)熱面平均溫度皆隨流量的增大而減小,相變微膠囊懸浮液顆粒濃度為2.5%時(shí),發(fā)熱面的平均溫度比純水低12.9%。(6)兩種運(yùn)行工質(zhì)下,換熱器傳熱系數(shù)皆隨流量的增加而增大,入口流量大于600mL/min時(shí),其上升趨勢(shì)漸漸變緩。在相同流量下,運(yùn)行工質(zhì)為懸浮液時(shí)的傳熱系數(shù)比純水高。
【學(xué)位單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK172
【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號(hào)表
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 本課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 相變微膠囊及其懸浮液
        1.2.2 相變微膠囊懸浮液在單通道內(nèi)流動(dòng)與傳熱
        1.2.3 相變微膠囊懸浮液在換熱器內(nèi)流動(dòng)與傳熱
    1.3 本課題研究目的、內(nèi)容及技術(shù)路線
        1.3.1 研究?jī)?nèi)容及目的
        1.3.2 技術(shù)路線
    1.4 創(chuàng)新點(diǎn)及特色
第二章 相變微膠囊及其懸浮液的熱物理性質(zhì)
    2.1 相變微膠囊顆粒
        2.1.1 相變微膠囊顆粒的外觀圖像
        2.1.2 相變微膠囊顆粒的粒徑
        2.1.3 相變微膠囊顆粒的DSC熱分析
        2.1.4 相變微膠囊顆粒的TG測(cè)試
    2.2 相變微膠囊懸浮液的制備
    2.3 相變微膠囊及其懸浮液的熱物理參數(shù)
        2.3.1 相變微膠囊及其懸浮液的密度
        2.3.2 相變微膠囊及其懸浮液的比熱
        2.3.3 相變微膠囊懸浮液的黏度
        2.3.4 相變微膠囊及其懸浮液的導(dǎo)熱系數(shù)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 懸浮液在微通道換熱器中對(duì)流傳熱特性數(shù)值模擬
    3.1 物理模型
    3.2 數(shù)學(xué)模型
        3.2.1 流體相控制方程
        3.2.2 顆粒相控制方程
        3.2.3 流體與顆粒間作用
        3.2.4 雙向耦合
    3.3 數(shù)值求解
        3.3.1 網(wǎng)格劃分
        3.3.2 模型有效性檢驗(yàn)
    3.4 數(shù)值模擬結(jié)果與討論
        3.4.1 不同結(jié)構(gòu)換熱器性能
        3.4.2 懸浮液在換熱器中對(duì)流傳熱特性
    3.5 本章小結(jié)
第四章 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
    4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)段
    4.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)其他裝置的設(shè)計(jì)
        4.2.1 蠕動(dòng)泵
        4.2.2 脈動(dòng)抑制器
        4.2.3 儲(chǔ)液罐的設(shè)計(jì)
        4.2.4 測(cè)試段設(shè)計(jì)
    4.3 實(shí)驗(yàn)方法
        4.3.1 控制測(cè)量系統(tǒng)
        4.3.2 壓力測(cè)量
        4.3.3 流量測(cè)量
        4.3.4 溫度測(cè)量
        4.3.5 數(shù)據(jù)采集與記錄
    4.4 誤差分析
        4.4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差分析
        4.4.2 實(shí)驗(yàn)段熱平衡分析
    4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        4.5.1 懸浮液與純水阻力特性
        4.5.2 懸浮液與純水傳熱特性
        4.5.3 懸浮液在不同熱流密度下阻力特性
        4.5.4 懸浮液在不同熱流密度下傳熱特性
    4.6 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論及展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間主要成果
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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