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几种不同槽道结构的平板微热管毛细力表征及相关性能研究

张芳莉  
【摘要】:如今随着电子产品的内部空间微型化,各种IC芯片的高集成、高功耗及尺寸小所产生的高热流密度问题也日益凸显。因此,如何高效地实现空间狭小且需精密温度控制的电子元器件的快速散热成为制约电子行业发展的关键,这正是本文的研究意义所在。本文选择设计了七种不同槽道截面的平板微热管作为研究对象,首先按照设计图纸加工了三种不同结构尺寸的浅矩形微槽,接着又进一步加工出深矩形、浅V形、深V形以及Ω形四种不同槽道。然后分别选用水、乙醇、丙酮三种工质利用动态高度法对微槽进行毛细力测试试验,并根据实验结果与理论计算值进行对比验证分析,从而对不同槽道结构和工质种类对毛细力大小的影响进行性能表征。实验室自行设计并搭建可实现不同工况下平板微热管传热性能测试的平台。通过分析影响平板微热管相关性能的一些主要因素,最终选定表征其启动性、均温性和传热性能的一系列评价参数来进行研究分析。对封装后的四种微槽结构的平板热管进行了启动性和均温性测试,并进一步研究了影响微热管传热性能的几种不同因素的作用。并对测试结果中传热表现最好的平板微热管进行表面优化处理,探究了表面性能变化对微槽通道毛细力大小的影响及其对微热管传热性能的提升作用。利用动态高度法进行毛细力测试的实验结果表明,选用丙酮工质时毛细现象最为明显,乙醇次之,使用水工质时效果最差。三种不同浅矩形槽道的毛细力大小为:3#浅矩形1#浅矩形2#浅矩形;优选出3#浅矩形将其与其他几种不同微槽通道进行毛细力对比的结果为:深V形浅V形深矩形Ω形浅矩形。对封装后的四种微槽平板热管进行传热性能试验的结果为:深矩形Ω形浅矩形V形,结果表明矩形微槽平板热管的传热性能最佳;Ω形轴向微槽因其开口尺寸小于主流道的水力直径且无尖角区的特殊结构,可大幅降低蒸汽与回流冷凝液之间的剪切摩擦力,使其所需的毛细驱动力减小,故其传热性能仅次于深矩形平板微热管;而V形槽道的毛细力虽大,但其角区面积只有矩形槽道的一半,故传热表现最差;在对传热性能较好的深矩形微热管槽道进行表面改性之后,其毛细力较改性前增大了10.4%,传热性能也明显增强。另外,本文所设计的平板微热管均有较好的启动性能和等温性能。


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