单相阶段板式多喷嘴阵列喷雾冷却的试验研究.pdf

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1、2015年第43卷第7期流体机械文章编号：1005—0329(2015)07—0001—05单相阶段板式多喷嘴阵列喷雾冷却的试验研究胡士松，刘伟，章玮玮，程文龙(I．北京计算机技术及应用研究所，北京100854；2．中国科学技术大学，安徽合肥230027)摘要：喷雾冷却由于在较小的工质流量下可以实现很高的散热能力，在高热流密度散热、电子元器件热控等领域具有广阔的应用前景。针对较大面积的发热表面的温度控制和热量散出，本文建立闭式喷雾冷却循环系统，并选取板式多喷嘴阵列，对其在单相阶段瞬态和稳态时的换热特性进行研究。系统选取水为工质，冷却30mm×30mm的发热表面。试验中测试了板式多喷嘴阵列的雾化

2、性能，并得出了在单相阶段时瞬态的温度变化曲线和不同体积流量下的喷雾冷却曲线。试验结果表明，板式多喷嘴阵列的雾化特性较为均匀，且喷雾冷却在单相阶段能达到较高换热性能，而流量对换热影响明显，在更大的流量下换热性能更显著。关键词：喷雾冷却；高热流密度散热；板式多喷嘴；冷却曲线中图分类号：TH12文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2015．07．001ExperimentalStudyonSprayCoolingwithPlateMulti··nozzleArrayintheNon-·boilingRegimeHUShi—song，LIUWei，ZHANGWei．

3、wei，CHENGWen—long(1．Beijinginstituteofcomputertechnologyandapplication，Beijing100854，China；2．UniversityofScienceandTechnologyofChina，Hefei230027，China)Abstract：Thespraycoolingcanreachhighcoolingcapacitywithsmallflowrate，SOithasbroadapplicationprospectinthefieldofhighheatfluxremovalandthermalcontrolo

4、felectronicchips．Theclosedloopspraycoolingsystemwassetup，theplatemulti—nozzlearrayandbigheatingsurfacewereused．Waterwasusedasworkingfluidandtheheatingsurfacewas30mmx30mm．Theatomizationcharacteristicsofplatemulti—nozzleawayweretestedintheexperiment．Transienttemperaturecurvesandspraycoolingcurvesunder

5、differentflowrateinthenon-boilingregimewerealsoobtained．Theresultsindicatedthattheatomiza·tioncharacteristicswereuni~rm，andplatemulti—nozzlearraycouldachieveahighheattransferperformanceinthenon—boilingre—gime．Inaddition，theflowrateaffectedheattransfersignificantly，andtheheattransferwasincreasedwitht

6、heincreasingofflowrate．Keywords：spraycooling；highheatfluxremoval；platemulti—nozzlearray；coolingcurve1前言固体表面无接触热阻等众多优点，在电子器件等高热流密度散热方面具有广阔的应用前景j。随着科学技术的快速发展，电子芯片、二极管所谓喷雾冷却就是将高压液体从雾化喷嘴中喷阵列等设备的单位面积功率越来越大，相应的热出，在低压环境中雾化成均匀的细小液滴，并以较流密度也越来越高，热量堆积而导致过高的温度高速度冲击到发热表面，在发热表面上形成液膜，会严重影响设备的寿命和运行的稳定性。喷雾冷通过液滴的冲击、液

7、膜的冲刷、蒸发、沸腾等方式却是一种针对高热流密度的散热方式，与强迫对使发热表面冷却的过程。Grissom将喷雾冷却过流、池内沸腾、射流等传统散热方式相比，喷雾冷程分为3种模式：干壁模式J、液膜覆盖模式和莱却具有散热能力强、工质需求量小、过热度低、与氏模式。Zhao和程文龙(ChengWenlong)等建立收稿日期：2015—0l一282015年第43卷第7期流体机械3做一维导热。温度测量使用T型热