复合烧结丝网结构毛细芯蒸发器传热特性研究-刁彦华

《复合烧结丝网结构毛细芯蒸发器传热特性研究-刁彦华》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、中国工程热物理学会传热传质学学术会议论文编号：143681复合烧结丝网结构毛细芯蒸发器传热特性研究刁彦华，刘岩，赵耀华，汪顺，李诚展北京工业大学建筑工程学院，北京市100124Tel:010-67391608-802,Email:diaoyanhua@bjut.edu.cn摘要：本研究开展了不同运行压力下，以R141b为实验工质，不同复合方式丝网结构及不同厚度对烧结复合丝网结构毛细芯蒸发器气—液相变传热特性影响的实验研究。实验运行压力范围为0.86×105Pa~2.0×105Pa；烧结复合丝网结构毛细芯的厚度分别为1.0mm、

2、1.1mm、1.2mm及1.4mm；复合丝网结构所用丝网目数分别为60目80目和140目及200目。实验结果表明：运行压力、不同丝网复合方式和复合丝网厚度对烧结复合丝网结构换热表面的换热特性有重要的影响。关键词：蒸发/沸腾换热；烧结复合丝网结构；强化换热；换热热阻0前言近年来，随着科学技术和国民经济的快速发展，使得计算机工业、通讯技术产业被广泛的需求，促进了电子技术的迅速发展，与此同时，由于使用了高密度的集成电路和大规模集成电路的小型化部件，加上电子元件或装置体积越来越小，使得微小空间内电子设备的单位容积的发热量亦逐年增大，这

3、成为了制约信息、电子以及国防、军事技术发展的重要因素之一，因此，寻求有效的电子元件散热技术已成为当代高新科技发展中亟须解决的关键问题[1]。蒸发相变传热以其高强度的热流密度耗散量，在热能动力、化工、低温、食品、核能工程、火箭和航天技术等领域有着广泛的应用。大力发展蒸发相变冷却技术在高技术产业等领域有重要意义。毛细微槽群蒸发是在蒸发相变传热的基础上发展的一种新兴微通道相变换热技术，属于无源强化传热技术，由于它可以依靠毛细力驱动液体流动，并易于在微槽内三相接触线区域促进扩展弯月面薄液膜的形成，创造高强度的蒸发换热条件，因而能够被用

4、来实现极高换热系数和热流密度的换热过程。由于热管、蒸发器等传热元件具有体积小、结构紧凑、易于与电子元件集成化设计等优点，已在大规模集成电路板的散热方面取得很多应用成果[2].大力发展蒸发相变冷却技术在高技术产业等领域有重要意义。烧结型金属丝网多孔表面作为热管毛细芯结构加工工艺比较简单，空隙均匀，连通性能好，强化传热性能优越，是一种很有工业应用前景的新型强化传热表面。国内外研究学者对此做了大量的研究及分析，取得了卓有成效的研究成果。Franchi和Huang[3]烧结制造了各种丝网粉末烧结复合吸液芯热管，并测试了其传热性能，实验

5、结果发现：复合吸液芯结构有效热导率的效果明显。Huang和Franchi[4]又比较研究了100目丝网粉末在轴向和径向复合吸液芯热管的传热性能，实验结果发现：单一铜丝网吸液芯热管有效热导率最低；轴向方向复合吸液芯中，铜丝网和镍粉复合细孔结构由蒸发段向冷凝段递减的吸液芯结构有效热导率最好；径向方向复合吸液芯中，汽液界面上铜粉覆盖铜丝网吸液芯热管，性能最好。Hwang等[5]]烧结制造了多孔槽道吸液芯热管。多孔槽道吸液芯是由多孔粉末烧结芯及其表面周期性圆周排布微槽道阵列组成，该吸液芯结构是通过周期性槽道芯棒作为芯模烧结后成形的，能

6、够提高渗透率，增加工质的毛细回流通道以及增加蒸发段的蒸发表面积。经过实验发现多孔槽道吸液芯热管比普通烧结热管具有更高的传热性能。Zhao等[6]也研究了轴向多孔槽道热管，发现该吸液芯结构增加附加液体工质回流通道并能够提高热管的沸腾极限。Wang等[7]建议在三角形沟槽壁面上烧结一层薄薄的多孔层，这种结构不仅可以提高热管吸液芯的毛细力大小，还可以扩大蒸发段蒸汽的蒸发表面积，以达到很高的传热能力。热管蒸发段，绝热段及冷凝段因其传热功能及运行作用不同，可在轴向方向对吸液芯进行分段复合以满足各个部分功能性能，以发挥其各个部分的最大传热

7、能力。Hanlon和Ma[[8]提出了一个二维模型预测烧结吸液芯的综合传热能力，研究了在中、低热流密度下多孔吸液芯表面的薄膜蒸发对换热的强化作用及影响因素，认为液膜蒸发能提供比沸腾更高的整体换热系数。模型考虑了吸液芯的热阻、毛细极限和最初核沸腾的情况，其数值解表明：仅在吸液芯表面发生的薄膜蒸发在蒸发强化传热中起着重要的作用，其最大过热量是粒子半径、吸液芯孔隙率、吸液芯结构厚度和有效热阻的函数，并且对于最大传热量存在一个最优化厚度。Jiao等[9]通过建立详细的数值模型来分析微槽道热管的蒸发传热特性，通过研究证明薄膜蒸发决定了微

8、槽道结构的有效导热热阻。他们研究了薄膜蒸发区域的过热度对热流密度的影响，研究得出分离压力在这些区域起着重要作用。Vinod等[10]通过可视化实验研究了复合毛细芯结构在薄膜蒸发区域和沸腾区域的强化换热性能。研究发现换热主要分为两个区域：蒸发主导区域以及沸腾主导区域。蒸发主导区