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平板微槽热管阵列的传热性能及结构优化研究

李颖  
【摘要】:微电子技术的快速发展导致电子器件单位面积的热流密度不断增大,这就容易造成热量在电子器件中堆积,若这部分热量不及时散出,电子器件的温度会快速升高,其自身的性能将下降甚至损坏,所以就要求尽量多的热能在尽量小的面积上散出去。目前,实现高热通量的电子器件有效散热的方法是利用热管散热,尤其是平板微槽道热管阵列,利用平板微槽道热管阵列良好的稳定性、均温性和较高的传热系数等优点进行的高效传热已经成为近年来微型电子散热领域的研究热点。本文简要介绍了平板微槽道热管阵列的结构特点和工作原理,总结了平板微槽道热管阵列传热性能的影响因素及其应用现状。分析前人的研究成果,通过理论分析,制作出了与水平面具有一定角度的平板微槽道热管阵列,其内部的工质所受重力或者重力分力的方向与工质回流所需毛细力方向一致,所以工质所受的重力能对液体工质的回流起到辅助作用,并且这种热管阵列能够适应横向空间有限的工作环境。通过对所制作的平板微槽道热管阵列进行理论分析,建立了其在传热过程中的热阻模型,分析了影响其热阻的因素,设计并搭建了平板微槽道热管阵列的传热性能测试实验台和启动性能测试实验台,对所制作的平板微热管阵列在不同内部结构、不同弯折角度、不同充液率以及不同工质的工况下的传热性能及启动性能进行了实验测试。实验结果表明:(1)当充液率、工质类型、内部结构相同时,平板微热管阵列的弯折角度越小启动性能越好,当加热功率较小时,弯折角度大的平板微热管阵列的传热性能较好;(2)当内部结构、工质类型、弯折角度相同时,充液率为40%的平板微槽道热管阵列的传热性能最好,启动性能良好;(3)以甲醇和丙酮为工质的U型微槽道热管阵列的传热性能和均温性均优于以乙醇为工质的U型微槽道热管阵列,内部工质为甲醇的U型微槽道热管阵列的启动性能最好;(4)当工质类型、弯折角度、充液率相同时,内部有微槽结构的平板微热管阵列的传热性能及均温性均优于内部无微槽结构的平板微热管阵列。


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