本文關(guān)鍵詞：小型平板熱管的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：熱管是依靠自身內(nèi)部工作液體相變來實現(xiàn)傳熱的傳熱元件，具有結(jié)構(gòu)緊湊、高導(dǎo)熱性、優(yōu)良的等溫性、熱流密度可變性、熱流方向可逆性、恒溫特性、環(huán)境的適應(yīng)性等基本特性，在電子電器工程中取得許多應(yīng)用成果。 隨著近年電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電子器件高頻、高速及集成電路的密集和小型化，單位容積電子器件的發(fā)熱量迅速增大。電子技術(shù)的發(fā)展需要良好的散熱手段來保證。因此，研究開發(fā)小型電子冷卻用熱管已成為國內(nèi)外熱管界及熱管廠家的一個熱點領(lǐng)域，而國內(nèi)在這方面的研究尚未開展起來。另外，對于很多應(yīng)用場合，如芯片、集成電路板、CPU等是平面形狀，如采用管狀熱管傳熱，需增加冷、熱板，這就增加了傳熱熱阻，并且均溫性不好。在這些場合，小型平板熱管具有優(yōu)勢。因此，本文開發(fā)了電子冷卻用小型平板熱管，并對其換熱性能進(jìn)行了理論分析和實驗研究。 設(shè)計制造 熱管設(shè)計基本包括三部分：管殼材料的選擇、吸液芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計和工質(zhì)的選擇。由于銅的高傳導(dǎo)性、抗氧化性和重量輕特點，同時考慮實驗熱管的應(yīng)用場合（電子器件冷卻），選擇銅為殼體材料。熱管工作的基礎(chǔ)是工質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝，因此選擇合適的工質(zhì)是設(shè)計和制造的一個重要方面。影響工質(zhì)選擇的因素包括：合適的工作溫度范圍；適當(dāng)?shù)娘柡驼羝麎海涣己玫膶?dǎo)熱性；工質(zhì)與殼體材料的相容性，以及好的熱穩(wěn)定性�？紤]到上述因素，選擇丙酮、乙醇和水為工質(zhì)。根據(jù)CPU熱管散熱器的需要，熱管的尺寸為80mm*65mm，厚度為4mm。吸液芯結(jié)構(gòu)形式采用的是五層磷銅絲網(wǎng)。平板型熱管的制造方法決定著熱管質(zhì)量。熱管的制造包括：管材的清洗、端口的封焊、檢漏、抽真空、充液以及封口6個步驟。本熱管的制造過程中平板兩端的焊接以及熱管的封口技術(shù)是最關(guān)鍵的，直接決定著熱管的傳熱性能。 熱管性能測試系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計 CPU熱管散熱器性能測試系統(tǒng)采用LabVIEW6.1圖形化編程平臺設(shè)計�；谔摂M儀器的CPU熱管散熱器性能試驗系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)的采集、存儲、分析處理等特點。它可以對試驗整個過程進(jìn)行實時監(jiān)控，只需進(jìn)行適當(dāng)?shù)膮?shù)設(shè) WP=74 置后就可以完成各種散熱器的性能試驗。本系統(tǒng)主要由:參數(shù)設(shè)置、控制面板、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)幫助五部分組成。測量模擬參數(shù)時，需要進(jìn)行模擬輸入設(shè)置，包括輸入模式（單端輸入或差分輸入）、分辨率、輸入范圍、采樣范圍、采樣頻率、精度和噪聲等。 為了提高測量精度試驗采用了以下措施： 熱電偶冷端補(bǔ)償； 熱電偶非線性補(bǔ)償； 粗大誤差剔除； 溫度信號的數(shù)字濾波。 理論分析和實驗研究 一個熱管換熱性能的好壞，需要理論上的分析和實驗的證實。本文先從理論上分析了小型平板熱管的傳熱機(jī)理，求解了各種傳熱極限，用于與實驗結(jié)果進(jìn)行對比和分析。隨后在理論分析的基礎(chǔ)上做了大量的實驗研究。 首先建立了小型平板熱管實驗裝置。利用此裝置可進(jìn)行小型平板熱管的加熱、冷卻，數(shù)據(jù)采集等工作。試驗裝置主要由加熱部分、冷卻部分和溫度測量部分組成。加熱部分主要包括：電阻加熱器、功率表、調(diào)壓器、絕緣材料和電源。由于電加熱功率測量簡單、精確，故采用加熱器模擬熱源放熱，并用絕緣材料對蒸發(fā)段和絕熱段保溫，使輻射和對流的熱損失減少到最小。本試驗分別由調(diào)壓器和功率表來控制和測量加熱功率的大小。本實驗裝置采用空氣冷卻方式。數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)連接k型鎳鉻-鎳硅熱電偶，來測量整個熱管表面的溫度分布。 通過實驗測定了熱管在不同加熱功率、冷卻強(qiáng)度、工質(zhì)種類、充液率下的熱管蒸發(fā)端和冷凝端表面溫度。從而確定了熱管的傳熱量以及熱管的傳熱系數(shù)。根據(jù)實驗結(jié)果進(jìn)一步分析了熱管的溫度分布性能，冷卻強(qiáng)度、加熱功率、工質(zhì)種類、充液率等因素對熱管性能的影響。擬合出較準(zhǔn)確的實驗關(guān)聯(lián)式，用于指導(dǎo)相似結(jié)構(gòu)熱管的設(shè)計和實驗。 結(jié) 論 通過實驗，分析總結(jié)出以下結(jié)論： 本試驗所制造的平板型熱管的熱阻大約在0.26 — 0.37 oC/W，達(dá)到降低 WP=75 熱阻的目的，平板型熱管均溫性好，基本可以滿足CPU散熱器的要求。 平板型熱管傳熱性能試驗臺可以完成各種散熱器的空氣冷卻試驗。整個試驗臺的風(fēng)速V在0～12m/s的范圍內(nèi)可控，還可以根據(jù)試驗條件的具體要求更換風(fēng)機(jī)來提供更大的風(fēng)速。主要試驗測試段容易拆卸，便于更換各種尺寸規(guī)格的散熱器，例如：微機(jī)電源的散熱器、顯卡芯片組散熱器等。 基于虛擬儀器的CPU熱管散熱器性能試驗系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)的采集、存儲、分析處理等特點。它可以對試驗整個過程進(jìn)行實時監(jiān)控，只需進(jìn)行適當(dāng)?shù)膮?shù)設(shè)置后就可以完成各種散熱器的性能試驗。 丙酮、乙醇和水這三種工質(zhì)表現(xiàn)出不同的傳熱特性。通過對工質(zhì)不同的熱管試驗數(shù)據(jù)的分析處理，可以發(fā)現(xiàn)：試驗熱管的工質(zhì)乙醇的換熱性能最好，丙酮最差。 在本文的實驗條件下，以丙酮為工質(zhì)的平板型熱管最佳充液率大約為20%；以水為工質(zhì)的平板型熱管最佳充液率大約為50%；以乙醇為工質(zhì)的平板型熱管最佳充液率大約為50%。 實驗參數(shù)風(fēng)速V和加熱功率Qe對熱管傳熱系數(shù)的影響較大。隨著V的增加，熱管傳熱系數(shù)呈上升趨勢；隨著Qe的增加在達(dá)到熱管的毛細(xì)傳熱極限之前，熱管傳熱系數(shù)呈增加趨勢；而當(dāng)熱管達(dá)到毛細(xì)傳熱極限之后，，熱管的傳熱系數(shù)下降、熱阻上升
【關(guān)鍵詞】：小型平板熱管 CPU熱管散熱器 傳熱性能測試系統(tǒng) 實驗關(guān)聯(lián)式
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號】：TK172.4
【目錄】：

• 第一章 緒 論6-11
• 1.1 熱管的發(fā)展和現(xiàn)狀6-7
• 1.2 平板型熱管特性、分類以及在工程中的應(yīng)用7-8
• 1.3 平板型熱管研究的意義、實用價值8-9
• 1.4 本課題研究的內(nèi)容9-11
• 第二章 平板型熱管的理論分析11-27
• 2.1 熱管基本理論11-13
• 2.2 平板型熱管的數(shù)學(xué)模型13-25
• 2.3 實驗熱管傳熱極限的理論解25-27
• 第三章 熱管散熱器性能測試系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境27-45
• 3.1 虛擬儀器(VI)27-30
• 3.2 LabVIEW6.1圖形化編程平臺30-37
• 3.3 性能測試系統(tǒng)的軟件開發(fā)37-45
• 第四章 CPU熱管散熱器的設(shè)計和制造45-50
• 4.1 平板型熱管的設(shè)計45-46
• 4.2 實驗熱管的制造工藝46-48
• 4.3 CPU熱管散熱器48-50
• 第五章 實驗方法和實驗裝置50-57
• 5.1 熱管試驗技術(shù)50-54
• 5.2 實驗裝置的設(shè)計54-56
• 5.3 實驗參數(shù)測量及儀器儀表56-57
• 第六章 實驗過程、結(jié)果及分析57-68
• 6.1 實驗方案及實驗過程57-59
• 6.2 實驗原始數(shù)據(jù)59
• 6.3 實驗數(shù)據(jù)的整理與分析59-60
• 6.4 實驗結(jié)果及分析60-68
• 第七章 結(jié) 論68-70
• 參考文獻(xiàn)70-72
• 致謝72-73
• 摘要73-76
• ABSTRACT76-80

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 肖宏志;劉一兵;;微型熱管傳熱極限的研究[J];低溫與超導(dǎo);2010年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 孟勐;劉江濤;彭曉峰;;平板式熱管的多孔芯設(shè)計[A];第七屆全國工業(yè)爐學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 孫志君;新型CPU集成熱管散熱技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2006年

2 田金穎;CPU熱管散熱器的實驗研究與數(shù)值模擬[D];天津商業(yè)大學(xué);2008年

3 王昊;LED微槽群平板熱管散熱器研究[D];大連理工大學(xué);2009年

4 胡聰香;多孔表面相變傳熱及其應(yīng)用實例-Vapor Chamber[D];清華大學(xué);2008年

5 劉一兵;電子器件散熱用微槽平板熱管與微通道傳熱機(jī)理研究[D];湖南大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：小型平板熱管的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：289508