相變微膠囊懸浮液在微小通道內(nèi)傳熱特性的實驗研究.pdf

1、隨著微電子機械系統(tǒng)的發(fā)展，電子設備大功率、微型化速度不斷加快，按照“摩爾定律”推算：計算機芯片上的晶體管數(shù)量每18個月翻一番，晶體管數(shù)量越多，運算速度越快，芯片上電路也會越復雜，消耗能量增多，運行時產(chǎn)生的熱量也越大，散熱需求增大。
　　在現(xiàn)有的新型冷卻技術(shù)中，微小結(jié)構(gòu)冷卻具有流體摻混速度快、換熱系數(shù)大、換熱量高、易封裝等特點被研究者所廣泛認同，而在微小結(jié)構(gòu)冷卻液體中加入相變微膠囊顆粒，構(gòu)成相變微膠囊懸浮液，利用相變微膠囊的潛熱增大

2、傳熱溫差從而實現(xiàn)強化換熱，預計可達到更好的冷卻效果。為此，本文嘗試將相變微膠囊加入到微小結(jié)構(gòu)中，并搭建實驗臺，對相變微膠囊在微小結(jié)構(gòu)中的換熱特性進行實驗研究。本文主要工作如下：
　?。?）對相變微膠囊懸浮液內(nèi)徑為1mm微圓管內(nèi)的換熱性能進行了實驗研究。研究結(jié)果表明，定熱流壁面條件下，1mm微圓管內(nèi)相變微膠囊懸浮液對壁面的溫度的貢獻隨懸浮液濃度的增加而增大，最大壁面溫度降低率最大可達27.1％。相變微膠囊懸浮液局部換熱強化比ηx隨流

3、動長度變化越來越小，并且出現(xiàn)負值，因此存在最佳的換熱長度?；趯嶒灲Y(jié)果，總結(jié)了平均努謝爾數(shù)Num隨著流體雷諾數(shù) Re、圓管長徑比、普朗特數(shù)、懸浮液質(zhì)量濃度變化的經(jīng)驗關系式，同時考慮熱入口段的影響，總結(jié)了局部努謝爾數(shù) Nu x變化的經(jīng)驗公式。
　?。?）對相變微膠囊懸浮液在當量直徑Dh=1.6mm的矩形小槽道內(nèi)的換熱特性進行了實驗研究。研究表明，定熱流壁面條件下，當量直徑Dh=1.6mm矩形小槽道內(nèi)壁面溫度降低率最大可達5.6%。相

4、變微膠囊懸浮液局部換熱強化比ηx隨流動長度降低。相變微膠囊懸浮液平均努謝爾數(shù)Num隨雷諾數(shù)Re及懸浮液濃度的增加而增大，其對應換熱強化比ηm隨雷諾數(shù)Re增加而減小，隨懸浮液濃度的增加而增大，實驗條件下平均換熱強化比ηm最大可達33.9%?？偨Y(jié)了局部努謝爾數(shù)Nux隨著流體雷諾數(shù) Re、槽道長徑比、普朗特數(shù)、懸浮液質(zhì)量濃度和進出口熱損失的經(jīng)驗公式，擬合公式可以很好表述相變微膠囊懸浮液在矩形小槽道內(nèi)隨流動長度的局部換熱特性。
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5、對相變微膠囊懸浮液在上述兩種微小通道內(nèi)換熱特性的實驗數(shù)據(jù)進行對比，發(fā)現(xiàn)兩種微小通道內(nèi)壁面溫度降低率隨懸浮液質(zhì)量濃度的增加而增大，但是微圓管內(nèi)溫度降低率受雷諾數(shù)Re的影響不大，而矩形小槽道內(nèi)壁面溫度降低率隨著雷諾數(shù)Re的增加而減小。微圓管局部換熱強化比ηx隨流動長度出現(xiàn)了換熱特性相反的兩個區(qū)域，但是矩形小槽道內(nèi)局部換熱強化比ηx隨流動長度并未出現(xiàn)換熱特性相反的區(qū)域的轉(zhuǎn)捩點。圓管內(nèi)平均換熱強化比ηm由于導熱熱阻的影響在低雷諾數(shù)Re下小于零，