吸液芯毛细性能及均热板传热特性实验研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:xoyo20001
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随着技术的进步,电子产品的功率上升和体积下降,导致电子产品单位面积的产热显著增加。均热板的传热性能较高,可以迅速的将热量从热源传递和扩展到更大区域的冷凝表面,从而降低热源表面的温度。吸液芯作为均热板的主要内部结构,给工质提供流动的动力,使均热板成为一种高效的传热元件。但是吸液芯的孔隙率、渗透率、毛细力等影响吸液芯的传质性能,进而影响均热板的传热效果;烧结铜粉吸液芯结构中存在微小孔隙,使其具有很好的毛细力,因此,烧结铜粉吸液芯结构成为均热板及热管等的吸液芯的主要形式之一。本研究从工程应用的角度出发,烧结制备了10种(74个)不同的烧结铜粉吸液芯,通过理论和实验研究了铜粉种类对吸液芯孔隙率、收缩率及渗透率的影响,拍摄了吸液芯的SEM图,分析了各种吸液芯的表面微观形态。通过搭建吸液芯的毛细上升红外测试系统,研究了铜粉种类对吸液芯毛细爬升速度的影响;通过MATLAB编程计算得出了吸液芯的计算渗透率和计算有效毛细半径,进而得出吸液芯的毛细压力和毛细性能因子,探究了铜粉的种类对吸液芯毛细性能的影响。实验表明,在粒径相同时,不规则状铜粉吸液芯的收缩率相对球形铜粉吸液芯较大且烧结以后的孔隙率也相对球形铜粉吸液芯较大;渗透率基本上随平均铜粉粒径的增大而增大,对于相同粒径的铜粉,不规则状的铜粉吸液芯的渗透率大于球形铜粉的吸液芯的渗透率;本文采用的简化方法可以很好的预测吸液芯的渗透率和有效毛细半径;在本研究范围内,单粒径不规则状铜粉I-75μm吸液芯的毛细性能最好。本文加工制备了4类均热板,并搭建了均热板的传热性能风冷测试系统,研究了铜粉种类和工质充液率对均热板的传热特性的影响。实验结果显示,对于不同种类吸液芯的均热板,影响均热板传热性能的主导因素是吸液芯的毛细性能,在本研究中,具有I-75μm吸液芯的均热板的毛细性能因子远高于其它类型的均热板;随加热功率的增加,所有均热板的热阻均呈下降趋势,在高功率下总热阻的下降幅度远高于低功率下的下降幅度;工质充液率和吸液芯的结构对均热板的热源表面温度有一定的影响,但是,当吸液芯具备相对好的毛细性能因子时,带有这种吸液芯的均热板对充液率不敏感,在本研究中,它是拥有I-75μm吸液芯结构的均热板。对于固定粒径的铜粉吸液芯的均热板,获得较高的传热性能则需要有相匹配的最佳充液率,蒸汽腔高度是影响均热板的传热性能的重要因素,随着蒸汽腔高度的降低,均热板的最大热流密度也降低。
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