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非均匀槽道平板热管传热性能实验

侯跃攀  
【摘要】:随着信息技术的快速发展,电子元件的高频化和微型化趋势对热管理技术提出了更严苛的要求。作为高效传热元件,平板热管以相变传热为基础,其结构简单、成本低廉、导热性和适应性优良,因此在微电子元器件散热领域有广阔的发展前景。随着研究的深入,如何尽可能减小热阻,提高临界热流密度成为优化设计的主要方向。实验设计加工了两种具有非均匀槽道结构的平板热管,并对平板热管启动性能和传热性能展开了实验研究。主要工作内容和结论包括:(1)实验过程中实时监测了热管压力、温度等响应特性。当热管启动时,腔体内压力突然上升,并伴随波动现象;将热阻R作为衡量腔体内相变传热强度的指标,随着加热功率的不同,热阻在整个加热过程的响应状态也存在差异。总的来说,加热功率较低时,工质未达到沸腾状态,热量主要通过液体内部导热和表面蒸发作用传递。因此,R上升后即保持稳定状态;在100W~150W范围内,工质被加热一段时间后发生相变,R出现下降,然后趋于稳定;功率过高时(210W),腔体内部发生局部烧干,R下降后又出现回升现象,且加热功率越高,回升后的热阻越大。(2)测试了在60W~350W范围内,功率的变化对热管启动性能、热阻大小、热源温度高低等传热性能的影响。结果表明,功率越大,热管启动所需的时间越短,且充液率相同时,交叉槽道平板热管启动更快;在60W~170W鱼骨形槽道平板热管的传热性能更强;170W~350W范围内,交叉槽道平板热管对应的热源温度更低且防烧干能力和均温性更强。(3)实验中热管以去离子水为工作液体,测试了充液率在0%~90%时热管的传热性能。加热功率相同时,充液率越高,热管启动所需时间越长。当加热功率不同时,两平板热管的热阻随充液率的大小呈现出两种变化趋势:Q150W时,两个热管的热阻随充液率出现先减小后增大的趋势;当Q150 W,随充液率的增大,热阻迅速下降并趋于稳定。


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