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新型棱柱式平板热管散热器的实验研究

王乐民  
【摘要】:随着电子设备的功率不断提升,设备表面单位面积内热流密度不断升高。而在某些极端环境下,电子设备的散热更加困难,设备的损毁率大大提高,如航空国防等要求严格的领域,这些问题限制了相应设备的适用范围。根据调查显示,现代军用电子设备出现的故障约五分之一是由电子器件热流密度过大而造成的。热管均热器技术以其强大的传热能力,良好的均温性能,广泛的适应性以及强大的可靠性等优势在小型和集成型电子器件的高效散热中起到至关重要的作用。本文简要介绍了热管自发明以来的发展变化以及近年来实践研究的现状。通过对各类热管的优缺点总结,设计出了一种新型的棱柱式热管并对其各方面性能进行检测。为了探究该热管的启动和换热性能,对棱柱式平板热管均热器进行实验研究。设计制作了可视化热管试验台,对热管进行了相关热工性能的测量并对收集的数据进行处理分析。具体研究成果包括以下几个方面:(1)根据热管换热器的相关工作原理,热阻的影响方式等因素设计制作可视化热管实验台,使其具备稳定加热、倾斜角度可调、测量布点完善、数据收集准确等特点。将试验台各部件分别加工并组装成型。(2)设计制作新型棱柱式平板热管,根据所需实验条件选择热管内部充注的工质,热管管壁材料,并对其进行抽真空、充装工质、密封。(3)对新型棱柱式平板热管在不同工况下启动性能进行研究。通过对热管蒸发端和冷凝端温度随时间变化的曲线,研讨不同的热流密度、倾斜角度、充液率、散热方式对热管启动性能的影响。(4)对新型棱柱式平板热管在不同工况下传热性能进行研究。通过对不同的热流密度、倾斜角度、充液率、散热方式对热管稳定运行时热阻的影响,发现热管在稳定运行时,存在最佳的倾角和最佳充液率,在该工况下热管的换热性能最佳。(5)通过可视化手段对热管在运行中内部工质的蒸发沸腾、液面气泡的产生进行观察分析。利用红外成像仪对冷凝端和管壁表面温度场分布进行研究。


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