隨著電子芯片工作熱流密度的提升,傳統(tǒng)風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,相變微膠囊懸浮液則具有表觀比熱容大,儲能密度高等優(yōu)勢�；诖�,論文就相變微膠囊懸浮液在微通道換熱器內(nèi)流動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際應用提供數(shù)據(jù)支撐,具有一定的工程價值。論文首先基于文獻調(diào)研的基礎上,建立了三種換熱器模型,分析了流體進出口位置和微通道排列方式對流量分配的影響,獲得一種較理想的換熱器結構;并以此換熱器為研究對象,展開深入研究,分析入口流量、熱流密度和顆粒濃度的影響;設計并搭建實驗測試系統(tǒng),就相變微膠囊懸浮液在換熱器內(nèi)流動與傳熱特性進行實驗測試,與純水進行了對比分析。研究結果表明:(1)1#換熱器中間通道流量大,兩側通道流量小,2#和3#換熱器呈兩側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)域相對較小,最有利于電子器件的可靠運行。(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,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。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,當流量進一步增大,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)每個通道沿流動方向_x~*存在一定差異。(4)實驗測試結果表明,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,當流量增大時,壓差較純水時有所增大,當流量為800m L/min時,其進出口壓差是純水的1.5倍。當換熱工質為懸浮液時,換熱器的進出口壓差隨底面加熱功率的增大而減小,加熱功率為300W時,最高比120W時降低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,發(fā)熱面的平均溫度比純水低12.9%。(6)兩種運行工質下,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,其上升趨勢漸漸變緩。在相同流量下,運行工質為懸浮液時的傳熱系數(shù)比純水高。
【學位單位】：安徽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TK172
【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號表
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)流動與傳熱
        1.2.3 相變微膠囊懸浮液在換熱器內(nèi)流動與傳熱
    1.3 本課題研究目的、內(nèi)容及技術路線
        1.3.1 研究內(nèi)容及目的
        1.3.2 技術路線
    1.4 創(chuàng)新點及特色
第二章 相變微膠囊及其懸浮液的熱物理性質
    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熱系數(shù)
    2.4 本章小結
第三章 懸浮液在微通道換熱器中對流傳熱特性數(shù)值模擬
    3.1 物理模型
    3.2 數(shù)學模型
        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
    3.4 數(shù)值模擬結果與討論
        3.4.1 不同結構換熱器性能
        3.4.2 懸浮液在換熱器中對流傳熱特性
    3.5 本章小結
第四章 實驗系統(tǒng)的設計
    4.1 實驗系統(tǒng)的設計
        4.1.1 實驗裝置
        4.1.2 實驗段
    4.2 實驗系統(tǒng)其他裝置的設計
        4.2.1 蠕動泵
        4.2.2 脈動抑制器
        4.2.3 儲液罐的設計
        4.2.4 測試段設計
    4.3 實驗方法
        4.3.1 控制測量系統(tǒng)
        4.3.2 壓力測量
        4.3.3 流量測量
        4.3.4 溫度測量
        4.3.5 數(shù)據(jù)采集與記錄
    4.4 誤差分析
        4.4.1 實驗系統(tǒng)誤差分析
        4.4.2 實驗段熱平衡分析
    4.5 實驗結果分析
        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
第五章 結論及展望
    5.1 結論
    5.2 展望
參考文獻
攻讀碩士期間主要成果
致謝

【參考文獻】

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本文編號：2859585