發(fā)布時(shí)間：2017-05-12 19:29

  本文關(guān)鍵詞：面向大功率LED水冷散熱的微型換熱器設(shè)計(jì)及性能分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：新型固態(tài)照明光源LED（Light Emitting Diode）具有節(jié)能環(huán)保、使用壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，被公認(rèn)為第四代照明光源。隨著LED產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，LED光源向著小型化、高亮度、大功率方向發(fā)展。這就加劇單顆芯片的熱流密度，致使結(jié)溫上升，嚴(yán)重影響LED的性能與壽命。因此，散熱問(wèn)題一直制約著LED的發(fā)展。傳統(tǒng)的風(fēng)冷散熱已經(jīng)不能滿(mǎn)足其散熱要求，尋找新的散熱方式對(duì)于確保LED的正常工作以及延長(zhǎng)其壽命具有深遠(yuǎn)的意義。本文提出了面向大功率LED水冷散熱系統(tǒng)，設(shè)計(jì)與制造了微型換熱器并搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試。本文的主要工作如下： （1）設(shè)計(jì)了一款面向大功率LED水冷散熱的微型換熱器，其既可用于微通道水冷散熱又可用于多孔材料散熱。為了研究微通道結(jié)構(gòu)對(duì)換熱器性能的影響，本文設(shè)計(jì)四種不同結(jié)構(gòu)的微通道式換熱器。同時(shí)設(shè)計(jì)了用于填充多孔銅纖維氈的換熱器型腔。 （2）利用FLUENT軟件模擬仿真了四種不同結(jié)構(gòu)的微通道式換熱器對(duì)芯片表面的散熱性能。分析了輸入功率、入口流量以及微通道結(jié)構(gòu)等因素對(duì)大功率LED模塊溫度場(chǎng)的影響，并對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了選擇。分析了微通道流速分布對(duì)大功率LED散熱的影響機(jī)制，結(jié)果表明深寬比越大的微通道式換熱器對(duì)芯片表面的散熱性能越好。 （3）搭建了基于安捷倫數(shù)據(jù)采集儀以及壓力變送器的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)微通道式換熱器的性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：深寬比越大的微通道式換熱器對(duì)芯片表面的降溫效果效果越好，而其進(jìn)出口壓降也越大。同時(shí)將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，仿真模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本上吻合。 （4）采用多齒刀具加工制造了連續(xù)型銅纖維，應(yīng)用固相燒結(jié)技術(shù)對(duì)銅纖維燒結(jié)氈的燒結(jié)工藝進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：銅纖維氈的最佳燒結(jié)工藝參數(shù)為900℃，保溫時(shí)間為60min。同時(shí)對(duì)銅纖維燒結(jié)氈燒結(jié)成形進(jìn)行分析，從理論上分析了銅纖維氈燒結(jié)成形的可能性。 （5）研究了單一型以及復(fù)合型多孔式換熱器的性能。根據(jù)孔隙率的不同以及復(fù)合形式的不同，對(duì)其性能進(jìn)行了比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：孔隙率越大的多孔式換熱器進(jìn)出口的壓降越小。在三種不同孔隙率中，孔隙率為80%的多孔式換熱器對(duì)芯片表面的散熱性能最好。在對(duì)三種不同復(fù)合形式的多孔式換熱器的性能研究中，其中綜合孔隙率越大，其進(jìn)出口壓降越大；綜合孔隙率越小，其對(duì)芯片表面的散熱性能越好。同時(shí)將微通道式換熱器與多孔式換熱器進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明在相同的入口流量下，微通道式換熱器的進(jìn)出口壓降小于多孔式換熱器，但是多孔式換熱器對(duì)芯片表面的散熱效果優(yōu)于微通道式換熱器。
【關(guān)鍵詞】：微通道 微型換熱器 大功率LED 多孔銅纖維氈
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TK172
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目錄9-12
• 第一章 緒論12-31
• 1.1 研究意義及背景12-13
• 1.2 大功率 LED 熱控制方案及研究現(xiàn)狀13-22
• 1.2.1 LED 的發(fā)光原理及優(yōu)勢(shì)13-16
• 1.2.2 LED 發(fā)熱影響及散熱方式16-22
• 1.3 微型換熱器國(guó)內(nèi)外研究狀況22-29
• 1.3.1 微通道式換熱器國(guó)內(nèi)外研究狀況22-25
• 1.3.2 多孔式微型換熱器國(guó)內(nèi)外研究狀況25-29
• 1.4 論文課題來(lái)源和主要研究?jī)?nèi)容29-31
• 1.4.1 論文課題來(lái)源29
• 1.4.2 論文主要研究?jī)?nèi)容29-31
• 第二章 大功率 LED 微型換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)31-39
• 2.1 微型換熱器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)31
• 2.2 微通道式和多孔式微型換熱器結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)31-38
• 2.2.1 微型換熱器的進(jìn)出口腔設(shè)計(jì)34-35
• 2.2.2 微型換熱器的蓋板設(shè)計(jì)35-36
• 2.2.3 微型換熱器的主體基板設(shè)計(jì)36-38
• 2.3 本章小結(jié)38-39
• 第三章 基于 FLUENT 數(shù)值模擬分析的微型換熱器參數(shù)設(shè)計(jì)39-60
• 3.1 FLUENT 建模步驟39-41
• 3.1.1 GAMBIT 幾何建模39-40
• 3.1.2 劃分網(wǎng)格方案選擇40
• 3.1.3 求解器選擇40-41
• 3.1.4 邊界條件確定41
• 3.2 數(shù)值模擬模型建立41-45
• 3.2.1 微通道式換熱器幾何模型41-42
• 3.2.2 控制方程42-43
• 3.2.3 網(wǎng)格劃分及邊界條件確定43-44
• 3.2.4 邊界條件設(shè)定44-45
• 3.3 模擬結(jié)果分析與參數(shù)選擇45-59
• 3.3.1 微通道式換熱器流場(chǎng)分析46-47
• 3.3.2 輸入功率對(duì) LED 模塊溫度場(chǎng)影響分析47-49
• 3.3.3 入口流量對(duì) LED 模塊溫度場(chǎng)影響分析49-51
• 3.3.4 微通道深寬比對(duì)芯片表面溫度影響分析51-52
• 3.3.5 微通道流速分布與 LED 散熱關(guān)聯(lián)機(jī)制分析52-58
• 3.3.6 參數(shù)選擇58-59
• 3.4 本章小結(jié)59-60
• 第四章 大功率 LED 微通道式換熱器水冷散熱性能研究60-73
• 4.1 微通道微型換熱器加工制造60-61
• 4.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建及數(shù)據(jù)獲取61-65
• 4.2.1 測(cè)試原理61-63
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟63-65
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析65-72
• 4.3.1 微通道式換熱器對(duì)芯片表面溫度的影響65-68
• 4.3.2 微通道結(jié)構(gòu)對(duì)進(jìn)出口壓降影響68-69
• 4.3.3 輸入功率對(duì)芯片表面溫度影響69
• 4.3.4 模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析69-72
• 4.4 本章小結(jié)72-73
• 第五章 大功率 LED 多孔式微型換熱器水冷散熱性能研究73-89
• 5.1 多孔材料的選用73
• 5.2 連續(xù)型銅纖維制備73-77
• 5.3 切削銅纖維燒結(jié)氈燒結(jié)成形工藝77-83
• 5.3.1 燒結(jié)方法選用79-81
• 5.3.2 銅纖維燒結(jié)成形過(guò)程分析81-83
• 5.3.3 銅纖維燒結(jié)氈孔隙率確定83
• 5.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)試原理及平臺(tái)搭建83-84
• 5.5 多孔式微型換熱器水冷散熱性能分析84-88
• 5.5.1 單一型多孔式微型換熱器對(duì)芯片表面溫度影響84-85
• 5.5.2 孔隙率對(duì)進(jìn)出口壓降影響85-86
• 5.5.3 復(fù)合型多孔式換熱器對(duì)芯片表面溫度影響86-87
• 5.5.4 復(fù)合形式對(duì)進(jìn)出口壓降影響分析87-88
• 5.6 本章小結(jié)88-89
• 第六章 不同類(lèi)型微型換熱器性能綜合分析89-92
• 6.1 不同類(lèi)型微型換熱器對(duì)芯片表面溫度影響89-90
• 6.2 不同類(lèi)型微型換熱器進(jìn)出口壓降比較90-91
• 6.3 本章小結(jié)91-92
• 結(jié)論92-94
• 參考文獻(xiàn)94-99
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果99-100
• 致謝100-101
• 附件101

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 殷錄橋;李清華;張建華;;提高大功率LED散熱和出光封裝材料的研究[J];半導(dǎo)體技術(shù);2008年04期

2 徐惠宇,朱荻;國(guó)外高深寬比微細(xì)結(jié)構(gòu)制造技術(shù)的發(fā)展[J];傳感器技術(shù);2004年12期

3 劉古田;金屬纖維綜述[J];稀有金屬材料與工程;1994年01期

4 劉海洋,劉慧英,王偉霞,馬海健,陳云法;金屬纖維的發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望[J];產(chǎn)業(yè)用紡織品;2005年10期

5 桂垣;武斌;于江利;;提高LED道路照明效益的技術(shù)方法[J];電氣應(yīng)用;2009年15期

6 李勐,姜培學(xué),余磊,任澤霈;流體在燒結(jié)多孔槽道中對(duì)流換熱的實(shí)驗(yàn)研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2003年06期

7 陳庚，羅棣庵;用大空隙率多孔體強(qiáng)化管內(nèi)換熱的研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);1995年03期

8 明冬蘭,萬(wàn)珍平,張發(fā)英,湯勇,陳澄洲;連續(xù)型金屬長(zhǎng)纖維切削加工的研究[J];工具技術(shù);1998年07期

9 潘亮;潘敏強(qiáng);吳磊;湯勇;;小型疊板式換熱器傳熱與流阻特性實(shí)驗(yàn)[J];化工進(jìn)展;2008年03期

10 羅小兵;劉勝;江小平;程婷;;基于微噴射流的高功率LED散熱方案的數(shù)值和實(shí)驗(yàn)研究[J];中國(guó)科學(xué)(E輯:技術(shù)科學(xué));2007年09期

  本文關(guān)鍵詞：面向大功率LED水冷散熱的微型換熱器設(shè)計(jì)及性能分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：360679