微槽型平板熱管傳熱性能實驗研究.pdf

1、隨著半導(dǎo)體工業(yè)的快速發(fā)展，電子元器件的熱流密度在不斷增大。散熱問題己成為限制電子技術(shù)發(fā)展的重要原因。為了更好的解決電子散熱方面高熱流密度散熱問題，提高微槽平板熱管的熱性能，通過測試和理論分析等方法來研究微槽平板熱管的換熱特性和機理是很有必要的。所以，本文對微槽平板熱管進行仿真和實驗研究，為實際應(yīng)用打下基礎(chǔ)。主要工作內(nèi)容如下：
　　首先，建立微槽平板熱管的二維物理模型，應(yīng)用VOF(Volume of fluid)多相流模型，結(jié)合編譯

2、的蒸發(fā)冷凝模型進行了數(shù)值模擬。主要研究充液率和熱源功率對流動換熱的影響。結(jié)果表明，充液率的不同會影響熱管傳熱性能，當(dāng)充液率為30％時，隨著熱源功率的增加熱管整體溫度升高。
　　然后，制作微槽平板熱管，搭建微槽型平板熱管的實驗測試平臺。以丙酮作為微槽平板熱管的工質(zhì)進行實驗研究。研究了充液率，真空度和熱源熱流密度對傳熱性能的影響。結(jié)果表明，充液率的不同會影響熱管傳熱性能，充液率為30%，此時熱管性能最優(yōu)。當(dāng)充液率為30%時，隨著熱源功

3、率的增大，蒸發(fā)段溫度的升高，熱阻變小，當(dāng)達到傳熱極限之后，熱管燒干，熱阻變大。在傳熱極限時，熱管的最大傳熱量達到120W，最小熱阻為0.44 K/W。此外，還研究了微槽平板熱管的蒸干現(xiàn)象和密封不良的微槽平板熱管的傳熱性能。以上實驗結(jié)果和仿真結(jié)果進行對比，可以看出仿真熱阻與實驗熱阻趨勢具有一致性。
　　最后，建立熱管的熱阻網(wǎng)絡(luò)模型，熱阻模型表明工質(zhì)對傳熱性能具有很大影響。利用兩步法制備了質(zhì)量濃度分別為0.002wt%，0.005wt

4、%，0.01wt%和0.015wt%的M1(長徑比為666的多壁碳納米管)-丙酮納米流體和M2(長徑比為200的多壁碳納米管)-丙酮納米流體代替丙酮對微槽平板熱管進行實驗優(yōu)化研究。使用上述納米流體作為工質(zhì)，通過實驗獲得熱管壁溫來研究熱管的傳熱性能。結(jié)果表明，質(zhì)量濃度的不同影響熱管傳熱性能，且存在最佳質(zhì)量濃度(0.005wt％)。具有M1-丙酮納米流體(0.005wt％)和 M2-丙酮納米流體(0.005wt％)熱管與丙酮熱管對比熱阻分別