强化辐射换热涂层的性能研究

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1、强化辐射换热涂层的性能研究谢小青，吕树申(中山大学化学与化学工程学院，广东广州，510275)摘要：本研究以实验研究与数值模拟相结合的方式，对喷涂了不同厚度的两种不同涂料的一系列CPU散热片进行了自然对流条件下的辐射强化换热研究，以测试这两种辐射强化换热涂料的性能，并找出其强化辐射换热的相关规律。实验与数值模拟的结果表明，这两种涂料的确能够强化辐射换热；喷涂适当厚度涂层的散热片比无喷涂的散热片的总散热热阻减少了1()%左右，在相同热载荷及边界温度条件下，适当喷涂涂层的散热器与不喷涂的散热器相比，其温度降低多达4七；对于同种涂料，在保证涂附均匀、完全的情况下，涂

2、层厚度越薄强化散热能力越强；对于相同厚度的涂层，涂料导热率越大其辐射散热能力越强。关键字：辐射散热；辐射涂料；自然对流；ThermalDesktopPerformancestudyontheheattransferenhancementoftheradiationcoatingXieXiao-Qing,LuShu-Shen(SunYat-SenUniversity,Guangzhou.510275,China)Abstract:InthisresearchaseriesoftheCPUheatsinkssprayedwith2typescoatingwithd

3、ifferentthicknessareexperimentallyandnumericallystudiedundertheconditionsofnaturalconvection,totestthecoatingperformanceofradiationheattransferenhancementandtofindtherelatingmechanism.Boththeexperimentalandcomputationalresultsshowthatthecoatingdoenhancetheradiationheattransfer,andth

4、etotalthermalresistanceoftheheatsinkdecreasedabout10%thanthatwithoutthecoating.Withthecoatingthetemperatureatthetopoftheheatercandecrease4°Catthesameconditionoftheheatloadandboundarytemperature・Thethinnerthebetterwiththesametypeofuniformcoating・Itshowsthehigherperformanceofradiation

5、heattransferforthehigherheatconductionofthecoatingatthesamethickness.Keywords:radiationheattransfer;thermalinterfacematerials;naturalconvection;ThermalDesktop—、刖吞随着电子工业的高速发展，电子产品的性能不断提高且功率不断增大产品及组件的体积却越来越小，使得产品的热流密度很大。如果产品的散热能力不足，组件与电路的温度就会上升，影响到电子产品的性能与寿命。另外，在日常的工业生产中，各类铜铝散热器被广泛采用。

6、将高发射率、高导热率的涂料涂附在散热器表面，可以强化其散热性能。在航空航天领域，航天器的热管理倍受关注。航天器设备产生的热量最终只能通过辐射器辐射到宇宙中去，如何提高辐射器的辐射散热效率已引起广泛关注。辐射结合自然对流散热在某些情况下有着不可替代的优势。比如不能有机械振动与机械噪音的、功率较少且要求散热成本低的、尺寸或结构原因不便安装风扇的、要求能强化散热同时保护金属基体的等等。考虑到自然对流散热效果有限，能结合使用并强化辐射散热将是很有效的散热方式。同时，各类散热器、各类效果优良的导热膏及发射率、导热率都很高的散热涂料也将被开发岀来。正是在这样的背景下，本研

7、究将测试这类涂料的强化换热性能与强化规律，为进一步开发新的性能优良的辐射强化换热材料做准备。二、实验部分I、实验装置及过程实验系统如图I,包括变压器、加热器、数字式压力仪、数据采集单元、电脑和散热片。肢朋片绝热加热券!«丈圧力仪a.系统图b.实验用散热片图I:实验系统及设备图用喷抢将涂料均匀的喷涂到散热片上，待干燥后，用涂层测厚仪测量涂层厚度。然后按照图1组装系统，数字式压力仪的压力调节至3Kgf,散热片与加热器之间涂附导热膏以减少接触热阻，在不受辐射影响的四周空气布置热电偶以测量环境温度。最后，开启数据采集系统采集数据，通过变压器调节输入的功率，电压取值从3

8、0V~55V,每隔5V取一个。2、涂料