复合毛细芯热柱传热极限的建模方法及实验研究.pdf

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1、2013年8月机床与液压Aug．2013第41卷第15期MACHINET0OL&HYDRAULICSVo1．41No．15DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．15．007复合毛细芯热柱传热极限的建模方法及实验研究陶素连，周钦河，林庆文(广东水利电力职业技术学院机械工程系，广东广州510925)摘要：针对高热流密度电子芯片散热存在的问题，提出了一种复合毛细芯热柱。复合毛细芯由正交微沟槽上烧结铜纤维得到，微沟槽采取犁切挤压的方法加工，铜纤维采用多齿刀具加工。通过对复合

2、毛细芯热柱的结构和传热极限的各种因素进行分析推导，建立了复合毛细芯热柱的携带极限、毛细极限以及沸腾极限，为热柱的研究提供了重要的理论基础；实验验证了所建立的复合毛细芯热柱的理论模型的正确性。关键词：复合毛细芯；热柱；传热极限；建模中图分类号：TN305．94；TG506文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)15—025—5ModelingMethodandExperimentalStudyonHeatTransferLimitofCompositeWickHeatColumnTA

3、OSulian，ZHOUQinhe，LINQingwen(DepartmentofMechanicalEngineering，GuangdongTechnicalCollegeofWaterResourcesandElectricEngineering，GuangzhouGuangdong510925，China)Abstract：Aimingatexistingproblemofheatdissipationonhighheatflowdensityelectronicchip，akindof

4、compositewickheatcolumnwasputforward．Compositewickwasformedthroughcopperfibersinteringonorthogonalmicrogrooves，microgroovewaspro—cessedbyploughing—extrusionandcopperfiberwasprocessedbymultitoothtoo1．Throughanalyzingandderivingofcompositewickheatcolum

5、nstructureandavarietyoffactorsofheattransferlimit，theentrainmentlimit，capillarylimitandboilinglimitofcompositewickheatcolumnwereestablished．Itprovidesimportanttheoreticalbasisforheatcolumnstudy，andtheexperimentauthenticatesthatthebuilttheorymodelofco

6、mpositewickheatcolumniscorrect．Keywords：Compositewick；Heatcolumn；Heattransferlimit；Modeling随着微电子技术的迅速发展，高热流密度电子芯端、冷凝端、密封盖、工质及抽真空管组成。复合毛片的散热问题已成为当今电子产品发展的一个瓶细芯是在微沟槽上烧结一层铜纤维。图中r1为热柱颈。半导体激光器的热流密度已达到1000蒸发端的半径、r为热柱蒸汽腔的半径、r3为热柱毛W／cm，普通的微热管难以满足高热流密度的散热。细芯的

7、外径、r4为热柱管壁的外径，t为热柱蒸发端单一毛细芯不能同时兼顾毛细力和渗透率，其传热能的壁厚，t为热柱蒸发端毛细芯的厚度，t，为冷凝端力有限；复合毛细芯可以同时兼顾毛细力和渗透毛细芯的厚度，Z为热柱冷凝端的长度。率，具有高热流密度的复合毛细芯热柱正是解决高热流密度电子芯片散热问题的理想导热元件。目前国内外对于复合毛细芯的研究有一些报道。，但是对热柱的研究寥寥无几。热柱虽是热管的变身，与热管有些相似之处，但由于热柱的外形及其加热端和冷凝端与热管的不同，尤其在传热极限方面有许多不同之处，而传热极限

8、是热柱非常重要的参数，对于热柱的选用尤为关键，为此研究热柱的传热极限对热柱的研究具有重大的理论价值和实践意义。1复合毛细芯热柱的实验研究1．1复合毛细芯热柱的结构图1为复合毛细芯热柱的结构图，热柱由蒸发图1复合毛细芯热柱的结构图收稿日期：2013—03—06基金项目：国家自然科学基金项目(50930005)；广东省自然科学基金项目(U0834002)作者简介：陶素连(1979一)，女，博士，讲师，主要从事微电子热控制研究。E—mail：taosulian@sina．corn．en。·28·机床与