為了解決雷達(dá)等高熱流密度電子設(shè)備的散熱問(wèn)題,通過(guò)數(shù)值模擬方法,設(shè)計(jì)了一款高寬比為5,當(dāng)量直徑為166.67μm的金屬微通道熱沉�；跓徇吔鐚又袛嗉夹g(shù),設(shè)計(jì)出間斷的微通道,提升了熱沉的換熱性能。利用SU-8膠紫外光刻和微電鑄技術(shù)制作了微通道熱沉底板,再將蓋板與底板焊接在一起得到金屬微通道熱沉。搭建了換熱性能測(cè)試系統(tǒng),以去離子水為工質(zhì),對(duì)微通道熱沉進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)熱沉底部熱源的熱流密度為74.5 W/cm²、工質(zhì)流量為1.8 L/min時(shí),其底部溫度低于40℃,平均換熱系數(shù)達(dá)到67.0 kW/（m²·K）。 

【文章來(lái)源】：真空與低溫. 2020,26(02)

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

微通道熱沉的三維模型

圖1 微通道熱沉的三維模型為了研究微通道的高寬比α以及水力直徑Dh對(duì)熱沉散熱性能的影響，將微通道熱沉的三維模型導(dǎo)入COMSOL Multiphysics軟件，對(duì)其進(jìn)行對(duì)流換熱的仿真研究。仿真過(guò)程選取去離子水作為工質(zhì)，并按照表1設(shè)置去離子水的材料屬性。微通道熱沉入口的工質(zhì)溫度設(shè)為Tin=23.6℃，入口的工質(zhì)流量設(shè)為Qv=1 L/mim，出口壓力設(shè)為大氣壓力。在熱沉底部下表面正對(duì)著微通道陣列的區(qū)域設(shè)置一個(gè)16 mm×50 mm的矩形發(fā)熱區(qū)域作為熱源，其熱流密度設(shè)為q=70 W/cm2。

圖3為微通道的高寬比α等于5時(shí)，不同的寬度下熱沉的底部溫度與工質(zhì)壓降的變化。通過(guò)改變微通道的寬度來(lái)改變微通道的水力直徑，寬度的變化為50～120μm，對(duì)應(yīng)的水力直徑變化為83.33～200μm。由圖3可知微通道的水力直徑越小，微通道的底部溫度越低，散熱性能越好，但是工質(zhì)的壓降越大。圖4為微通道的寬度等于100μm、高寬比不同時(shí)，熱沉的底部溫度與工質(zhì)壓降的變化。由圖4可知，微通道的高寬比越大，工質(zhì)的壓降越小，熱沉的底部溫度基本上在降低。結(jié)合圖3與圖4可知，當(dāng)水力直徑較小或者高寬比較小時(shí)，壓降變化的比率大于底部溫度變化的比率。工質(zhì)的壓降越大，工質(zhì)在系統(tǒng)循環(huán)的過(guò)程中需要消耗泵的功率越大，因此在選擇最優(yōu)的微通道截面尺寸時(shí)，需要損失一點(diǎn)換熱性能以確保壓降不能過(guò)大。由圖3和圖4可知，當(dāng)工質(zhì)流量為1 L/min，微通道寬度為90～120μm，高寬比為4～8時(shí)，工質(zhì)的壓降小于150 kPa，在可接受范圍內(nèi)。然后從中選擇水力直徑更小，高寬比更大的矩形微通道。微通道的寬度越小，相同面積的熱沉底板上可以制作的微通道數(shù)量越多，提供的換熱面積也越多，更能實(shí)現(xiàn)小空間的高效散熱。寬度越小，高寬比越大的微通道結(jié)構(gòu)制作難度越大。考慮到加工的難度，先確定微通道的寬度為100μm，高寬比為5。圖4 高寬比不同時(shí)底部溫度和壓降的變化曲線

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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