随着电子技术的快速发展,电子元器件的集成化和微型化程度越来越高,造成电子设备的散热更加困难,如果热量不能及时排除,就会影响电子设备的自身性能和使用寿命,传统风冷的散热方式已经很难满足日益增长的电子器件的散热需求,有限小空间内高热流密度电子设备的散热问题会影响信息、电子以及航空航天、国防军事技术的发展。基于这些问题,平板热管被认为是解决高热流密度下散热很有前景的一种热管,具有良好的传热及均温性能,在电子元器件散热领域有很好的前景,具有结构简单、成本低、适用广泛等优点。本文设计搭建了用于可视化平板热管传热性能测试和研究管内沸腾凝结相变换热现象的实验台,设计了一种新型棱柱式加热底面的热管并对其各方面的性能进行了研究,对棱柱式热管的均温性及启动性能和传热性能都进行了检测,还通过高速摄像机拍摄下可视化热管内气泡的典型图象,观测并研究了管内气液两相流型与运行特征,结合传热学与气泡动力学理论对这些现象进行了分析与讨论,旨在揭示有限空间内沸腾凝结相变换热的机理及强化沸腾凝结换热。本实验分析了前人的研究成果,通过对热管进行理论上的分析和热阻分析,设计并制作了棱柱型加热底面,建立了传热过程中的热阻模型,测试了新型热管的均温性,以及在不同加热功率、不同充液率、不同加热底面下可视化平板热管的启动性能和传热性能。实验结果表明:(1)热管在不同的加热功率下都表现出了良好的均温性,棱柱型加热底面热管比光滑底面的启动性能和传热性能要好;(2)相同条件下,棱柱型加热底面热管比光滑底面热管的热阻在热流密度为20×10~4 W/m~2时能降低40%左右,棱柱型加热底面的温差比光滑型降低了5℃左右。可见棱柱型底面热管表现出了良好的传热性能。不同的充液率下,热管的热阻随热流密度的增大而减小。在相同的充液率下,热管的热阻随管壁高度的降低而降低;(3)存在一个最佳充液率(≈50%)时热管内的沸腾凝结相变换热效果最好,此时液面距离加热面和冷凝面的距离比较合适,沸腾和凝结之间的相互影响程度最佳,使得热管表现出良好的传热性能,充液率为30%时气泡和沸腾液与冷凝面之间保持较高的独立性,气泡对冷凝面的干扰作用很小,不利于凝结换热。充液率为70%时,气泡的生命周期变长,导致气泡的脱离频率变低,不利于蒸发面的沸腾换热,液面距离冷凝面太近,会使冷凝液膜变厚,产生的液膜不利于凝结换热,气泡的扰动大多发生在液体上方,也不利于蒸发面的沸腾换热。棱柱型加热底面的热管内的气泡直径和汽化核心数均大于光滑底面热管。