隨著高熱流密度元件的廣泛應(yīng)用,散熱成為首要考慮的問題。環(huán)路熱管(loop heat pipe,LHP)作為一種靠毛細(xì)芯提供毛細(xì)抽力的兩相流散熱裝置,其具有的效率高、傳輸距離長、傳熱能力強(qiáng)等優(yōu)點被廣泛的應(yīng)用在電子元件裝置中進(jìn)行散熱。本文首先介紹了環(huán)路熱管的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。發(fā)現(xiàn)了毛細(xì)力并不是環(huán)路熱管運(yùn)行過程的唯一驅(qū)動力,工質(zhì)相變產(chǎn)生的驅(qū)動力在環(huán)路熱管運(yùn)行過程中是不可忽視的�；诖�,本文提出并搭建了突出汽相壓頭的環(huán)路熱管,并從熱力學(xué)角度、壓降角度和能量角度分析了突出汽相壓頭的環(huán)路熱管與毛細(xì)抽力驅(qū)動的環(huán)路熱管的異同。在此類型的環(huán)路熱管中選用高滲透率、高孔隙率且導(dǎo)熱系數(shù)低的多孔介質(zhì)作為吸液芯,并將吸液芯與蒸發(fā)器加熱底板相分離,使之形成相變空間(蒸發(fā)腔),此種結(jié)構(gòu)設(shè)計使得工質(zhì)的相變發(fā)生在吸液芯外部,從而增大汽相壓頭和循環(huán)驅(qū)動力。同時,由于吸液芯的“排液阻汽”作用,使得相變產(chǎn)生的氣體可以單向流動,進(jìn)而降低了“漏熱”現(xiàn)象的發(fā)生。實驗系統(tǒng)中,冷凝器采用套管式的水冷方式。本文通過實驗研究了不同灌充率、不同熱沉溫度、不同工質(zhì)和不同真空度對系統(tǒng)運(yùn)行的影響,主要得出以下的結(jié)論:(1)環(huán)路熱管在灌充率20%-80%的范圍內(nèi)可以正常啟動并維持穩(wěn)定運(yùn)行,并且當(dāng)熱負(fù)荷為75W、灌充率為35%時,環(huán)路熱管表現(xiàn)出最優(yōu)的工作特性,此時,蒸發(fā)器底板的運(yùn)行溫度最低為65.1°C,啟動時間最短為1350s,運(yùn)行熱阻最低為0.18K/W。同時,環(huán)路熱管在灌充率過低(15%)或過高(85)均啟動失敗。(2)環(huán)路熱管在運(yùn)行過程中存在最佳的熱沉溫度(18°C)。同時,隨著熱沉溫度的升高,環(huán)路熱管的啟動時間和蒸發(fā)器底板的運(yùn)行溫度會受到一定的影響,并且過高熱沉溫度會導(dǎo)致環(huán)路熱管啟動失敗。在不同工質(zhì)的實驗中發(fā)現(xiàn):以甲醇為工質(zhì)的突出汽相壓頭的環(huán)路熱管表現(xiàn)出更優(yōu)的換熱性能,同時從價值因子的角度給出了選取工質(zhì)的依據(jù)。(3)在不同真空度的實驗中發(fā)現(xiàn):在真空抽至190Pa(真空度101135Pa)時,蒸發(fā)器底板溫度最低為55.7°C,啟動時間最短為550s,熱阻最低為0.14K/W。同時,通過與不同毛細(xì)抽力驅(qū)動的環(huán)路熱管相比,在蒸發(fā)器壁面的運(yùn)行溫度相近時,突出汽相壓頭的環(huán)路熱管的運(yùn)行熱阻更低。(4)突出汽相壓頭的環(huán)路熱管溫度波動不同于毛細(xì)抽力驅(qū)動的環(huán)路熱管。在環(huán)路熱管整體運(yùn)行過程中,加熱底板幾乎沒有明顯的溫度波動。此外,隨著灌充率的增大或者隨著熱沉溫度的增大,環(huán)路熱管整體溫度波動劇烈。
【學(xué)位單位】：天津商業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TK172.4
【部分圖文】：

圖 1-3（a）閉式熱虹吸管 圖 1-3（b）脈動熱管圖 1-3 不同熱管結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1-3 Schematic diagram of different heat pipe structures熱管（loop heat pipe，LHP）與普通熱管相比，在結(jié)構(gòu)上將蒸發(fā)器與冷凝器時由管路將其連接，主要是由蒸發(fā)器、冷凝器、氣體管路、液體管路及補(bǔ)償組成，主要結(jié)構(gòu)及重要組成部件如圖 1-4 所示[22]。環(huán)路熱管的工作原理與普工作原理有一定的區(qū)別，其工作原理如下：工質(zhì)吸收來自散熱設(shè)備的熱量，的毛細(xì)芯內(nèi)蒸發(fā)成氣體，產(chǎn)生的氣體由于壓差的存在，通過蒸氣槽道流出蒸氣體管路，進(jìn)而進(jìn)入冷凝器冷凝成過冷工質(zhì)，過冷工質(zhì)再經(jīng)過液體管路回流的補(bǔ)償腔內(nèi)，從而達(dá)到補(bǔ)充蒸發(fā)器的作用，進(jìn)而完成熱力循環(huán)。

第一章 緒 論結(jié)構(gòu)示意如圖 1-5 所示。其中，圓柱型環(huán)路熱管的蒸發(fā)器可以均勻的吸收來自熱源的熱量，同時可以使工質(zhì)和毛細(xì)芯充分接觸，達(dá)到更好的浸潤毛細(xì)芯的目的；平板型環(huán)路熱管可以滿足微小化的要求，同規(guī)格的平板型環(huán)路熱管與圓柱型環(huán)路熱管相比，平板型環(huán)路熱管增大與熱源的接觸面積，進(jìn)而增強(qiáng)換熱能力。同時，平板型環(huán)路熱管增強(qiáng)了場協(xié)同，使得其可以更好的應(yīng)用在電子領(lǐng)域。

圖 3-2 真空機(jī)組系統(tǒng)Fig.3-2 Vacuum unit system系統(tǒng)度可達(dá)到±0.1°C 的 T 型康銅鎧裝熱電偶進(jìn)行溫度00°C，同時，模擬熱源處采用的熱電偶的直徑為為 0.2mm。熱電偶測得的實時溫度使用日本生產(chǎn)，其實物如圖 3-3 所示。
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本文編號：2843647