基于低熔點(diǎn)合金的相變儲能式散熱器瞬態(tài)性能實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、為了評估低熔點(diǎn)合金在相變儲能式熱管理技術(shù)中的應(yīng)用潛力，本文通過實(shí)驗(yàn)方法研究了采用低熔點(diǎn)合金作為相變材料的儲熱式散熱器在短時大熱流密度工況下的瞬態(tài)性能。
　　首先，選取某種鉛錫銦合金（熔點(diǎn)約為60°C）作為研究對象，通過差示掃描量熱法、瞬態(tài)平面熱源法、阿基米德排水法等測試方法，根據(jù)GB/T1425-1996、ASTM E1269-2011、GB/T3850-1983等材料物性測試標(biāo)準(zhǔn)，對合金的相變焓、相變溫度、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、密度、

2、單位體積儲熱密度等關(guān)鍵物性進(jìn)行較為全面的測試，并將結(jié)果與熔點(diǎn)相近的有機(jī)相變材料十八醇進(jìn)行比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該種鉛錫銦合金在固態(tài)下的導(dǎo)熱系數(shù)約為7.1 W/(m·K)，相比于十八醇提升了26倍；單位體積儲熱密度為2.17×105 kJ/m3，相比于十八醇提升了2％。表明該種鉛錫銦合金同時具備了良好的導(dǎo)熱和儲熱能力，將該鉛錫銦合金應(yīng)用于電子器件的熱管理系統(tǒng)之中有較大優(yōu)勢。
　　接著，設(shè)計(jì)并搭建相變儲能式散熱器的瞬態(tài)性能實(shí)驗(yàn)平臺，選用該種

3、鉛錫銦合金作為加載的相變材料，研究散熱器在熱流密度為28.76、56.12、83.64、105.32、136.99 W/cm2的持續(xù)性加熱條件下的瞬態(tài)性能，并與不加載任何相變材料的散熱器性能相比較。結(jié)果表明，基于鉛錫銦合金的相變儲能式散熱器對冷卻目標(biāo)的保護(hù)時間分別為512 s、140.5 s、70 s、47 s和36.5 s。當(dāng)熱流密度為28.76 W/cm2時，鉛錫銦合金散熱器對冷卻目標(biāo)的有效保護(hù)時間比不采用相變材料的散熱器延長129

4、.6%，當(dāng)熱流密度為136.99 W/cm2時，該值減為14%。隨著熱流密度的增加，鉛錫銦合金對散熱器性能的提升效果逐漸減弱。
　　最后，將鉛錫銦合金相變儲能式散熱器與十八醇相變儲能式散熱器性能相比較，并對冷卻目標(biāo)溫度變化和相變材料內(nèi)部溫度變化進(jìn)行分析研究。結(jié)果表明，當(dāng)熱流密度為28.76 W/cm2時，鉛錫銦合金散熱器對冷卻目標(biāo)的有效保護(hù)時間比采用十八醇延長78.4%?；谑舜嫉南嘧儍δ苁缴崞髟?6.12 W/cm2的熱流密