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用于电子设备的平板热管散热器设计与性能研究

董西江  
【摘要】:随着电子设备的发展,电子器件的散热问题成为限制其发展的瓶颈,传统的散热方式已不能满足现在日益苛刻的散热要求。而平板热管有很高的传热性能、良好的均温性等优点,成为解决电子设备散热问题最有前景的技术之一。平板热管采用相变换热,较其它换热方式有着很大的优越性,并且均温性较好可用于对温差要求严格的高精尖设备,因此对平板热管散热器的研究具有重要意义。本文对平板热管散热器进行了理论和实验研究,主要工作如下:首先查阅文献了解平板热管的工作方式及其散热优势,了解国内外对平板热管的研究现状。然后制定技术方案,通过预备实验确定平板热管选用纱布作为吸液芯材料,确定实验系统方案。接着搭建试验台,制作平板热管。之后进行实验,实验参数包括:充液率0%、20%、40%、60%、80%,热流密度4 23.397?10 W/m、4 24.529?10 W/m、4 25.662?10 W/m、4 26.794?10 W/m、4 27.926?10 W/m、4 29.059?10 W/m。实验测量平板热管启动后平板热管反重力运行时的表面温度分布和模拟热源温度,并就其温度分布对平板热管的性能影响进行分析研究。分析平板热管温度分布得知,热流密度和充液率对温度分布都有重要影响。未充液时温度随着热流密度增加成比例增加,充液后随着热流的增加温度增加逐渐变缓。研究发现在本实验的几种充液率下充液20%时平板热管均温性能最好,但是相同热流下充液率对平板热管上下表面温度变化影响不同,随着充液率的变化上表面温度变化较大,而下表面温度变化较小,这是因为下表面相对于上表面而更容易获得工质进行换热。分析热源温度知,在最高充液率80%时模拟热源温度比其他充液率时低,即充液率较大时,对热源的散热效果较好。分析平板热管热阻得知,随着热流密度逐渐增加,热阻从0.371K/W逐渐降到0.092K/W,即热管散热性能随着热流密度的增加在逐渐提高;不同充液率下热阻比较得知充液20%时取得最小平均热阻0.182K/W。通过实验研究发现在充液20%情况下取得最佳均温性能,在最高热流密度64W时最大温差在16.6℃,最高温度在80℃以下,明显优于未注液时最大温差29.9℃的散热效果,为平管热板散热器应用在电子元件上提供了依据。


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