均温板复合微通道液冷板的设计与性能研究

为解决高功耗和高热流密度芯片的散热问题,设计了一款新组合形态的液冷板——均温板(Vapor Chamber,VC)复合微通道液冷板。首先介绍了均温板复合微通道液冷板的设计方法,接着开展了仿真评估,最后进行了测试及回归分析。测试结果表明:VC复合微通道冷板能解决单芯片功耗650 W、热流密度100 W/cm^(2)的散热问题,此时VC复合微通道液冷板底面温度为63:3℃,热阻只有2.815E-2℃/W。同时,在一定范围内,随着热源功耗的增加,液冷板热阻减小,散热效果提升。

粉末烧结型均温板抗旋转性能试验研究

为分析粉末烧结型铝制均温板在旋转离心力作用下传热性能的变化,文中设计了旋转试验测试平台,用以模拟不同转速过载条件,测试均温板在静止、低转速、高转速等状态下的传热温差,并进一步研究记录转速变化时均温板传热温差随时间的变化情况。试验结果表明,均温板传热温差在低转速下(7.5 r/min)与静止状态下变化不明显,传热温差随着转速增加而逐渐增大。停止旋转后,传热温差快速下降。在高转速(30 r/min和45 r/min)下,传热温差增加值最大约10℃,最小约4℃。

基于超薄均温板的聚合物电解质膜燃料电池堆散热性能研究

为了提升聚合物电解质膜燃料电池堆散热性能,文章提出了将一种超薄均温板作为目标电池堆散热结构。基于理论计算和试验验证方法搭建了基于均温板的氢燃料电池堆计算模型,并探究了均温板蒸发段换热系数以及布置角度对目标电池堆散热性能影响。研究结果表明,目标电池堆平均温度和温度均匀性指数随均温板冷凝段对流换热系数增大而降低;水平布置角度下电池堆平均温度和温度均匀性表现最佳,而反重力布置角度表现最差;随着负载的增大,目标电池堆平均温度最高值不超过341.15 K,温度均匀性指数低于1.1,最大温差为4.1 K,使用超薄均温板可使目标电池堆有效散热且具有较好温度分布。

基于模型确认的ASAAC标准均温板模块热响应分析研究

军用电子设备朝着高精度、小体积、轻量化快速发展,导致设备的热流密度越来越高,无法散出的热量会损伤元器件的使用寿命。均温板优异的导热性能,使其在军用领域受到越来越多的关注和研究,本文通过仿真分析及模型确认,对ASAAC模块(内嵌均温板)展开热分析研究,研究结果表明,将ASAAC模块上关键传热路径上的铝合金(6061)更换为均温板后,内部发热器件的平均温度更低,温差更小,温度均匀性更高,散热性能得到显著改善。文中采用的模型确认方法及均温板等效导热系数值可为同类产品的优化设计及验证提供参考。

一种高均匀度均温板系统设计及测试

文章通过技术攻关成功研制了耐高压高均匀度的均温板,耐受压力高于5.6MPa。设计了试验测试系统,开展了均温板热扩散性能和热响应性测试。热扩散那性能测试试验结果显示,研制的均温板试件具有显著的热扩散效果,测试时试件整体温差不大于1℃。热响应性能试验结果显示,均温板对热源功率变化具有近乎同步响应特征,表现出了良好的热响应特征。耐高压均温板的研制实现了被动控温手段解决高热流密度难题的目标。

复合型沟槽吸液芯均温板结构设计及传热性能研究

随着微电子技术的快速发展,高热流密度电子元器件对散热技术及器件表面均温性的要求越来越严苛。本文设计了一种以铜粉烧结式与槽道式吸液芯组合的复合型吸液芯结构均温板并进行仿真分析。分析结果表明,复合型沟槽吸液芯均温板的沟槽结构能为液体和蒸汽提供良好的流动路径,烧结式结构提供了较大的毛细极限,提高了均温板工质的相变循环性能;在Q=30W热功耗下冷凝面最大温差1.7℃,在冷凝端吸液芯截面,气相分布均匀,且蒸汽在冷凝面冷凝相变过程均匀,均温板均温性良好。

应用于LED肋片散热的均温板效果实验研究

将紫铜板和不同尺寸的均温板作为均温组件,布置在LED模拟热源与肋片之间,研究它们在不同热流密度下的均温及热阻表现。实验结果表明,紫铜板和均温板都可使肋片底面温差显著下降,但均温板具有更短的启动时间。只有当热流密度超过一定值时,均温板的均温性能才会明显优于紫铜板,同时均温板尺寸对其均温性能有很大的影响。随着热流密度的增大,紫铜板热阻几乎不变,均温板热阻逐渐减小并趋于平缓;大尺寸均温板在获得小温差的同时,热阻也最小。

高热流密度均温板的传热特性实验研究

针对目前严峻的电子组件散热形势,制造了高热流密度传热组件—均温板,并对其传热特性进行了研究.实验表明该均温板可承受非常高的热流密度.当加热功率达到170W时,热流密度超过了40W/cm^2,均温板的上底面最高温度不超过85℃,从而表现出良好的均温和散热特性。热阻随加热功率的增大而减小,并逐渐趋于平缓。

一种均温板加速条件下性能试验研究

针对机载电子设备散热应用条件,研究热管均温板在机载加速环境下的传热性能。为提高热管散热稳定性,将热源布置在热管中部,热管两端作为散热端。试验中试验单元安装在离心加速机上,模拟机载加速环境,测试了不同加速度条件下热管传热性能,得到热管均温板当量导热系数变化曲线,分析了加速度对热管当量导热系数的影响。试验结果表明：在0~13g加速条件下,热管均温板均能正常工作。结合试验结果给出热管均温板用于机载电子设备散热的设计建议。

一种均温板低温起动性能试验研究

为了将热管均温板应用于机载电子设备散热设计中,根据机载环境条件,研究了埋铜-水热管均温板低温环境条件下的起动性能。采用低温箱模拟低温环境条件,通过试验研究了不同冷却方式、不同热耗对热管低温起动性能的影响,得到起动温度曲线,在-55℃低温环境中,液冷(供液温度10℃)和自然散热两种冷却方式下,热管均能正常起动,未出现由于冷凝段温度过低导致的起动失败现象。

均温板散热技术研究进展

均温板作为一种新型的两相流散热技术,具有导热性高、均温性好、热流方向可逆等优点,克服了传统热管接触面积小、热阻大、热流密度不均匀等问题,已经成为解决未来电子工业中高热流密度电子器件散热有效途径之一。本文总结了3种吸液芯种类:微槽道型、烧结粉末型、烧结丝网型,阐述每种毛细芯的制备方法,并比较它们的优缺点;简述了当前国内外对均温板传热传质理论的最新研究进展,学者们利用输运模型沸腾理论捕捉气液界面,确定临界热通量,分析工质在均温板内的流动和传热的规律。本文剖析了影响均温板性能的各个因素,包括流体选择、充液率、热源输入功率大小和分布位置、工作角度等。最后从背景环境角度对均温板的应用方向进行了分析和展望。

自然冷却均温板数值模拟

为实现电子设备无噪声、高均温的温度控制,设计了1种新型自然冷却均温板。在均温板内设置两相流体管路,通过管路中工质的相变换热,强化均温板的传热性能与均温特性。通过经典相变理论并结合流体体积函数方程建立自然冷却均温板的流动与传热模型,计算模拟了均温板内部的工质两相流动、传热以及气液相变的过程。模拟结果显示:均温板主要在重力的作用下运行;在充灌量为70%时,均温板的温差和热阻最小;工质R134a的换热性能明显优于工质R236fa和R245fa。

应用于电池热管理的均温板的温度特性研究

本文以一款内部具有流道以及相变工质R1233zd的均温板为研究对象,将均温板置于冷源与热源之间,对其温度场进行了理论分析和仿真模拟,并通过搭建实验台,对均温板的温度特性进行了实验研究。实验结果表明:均温板表面温度分布与冷源表面温度分布具有良好的一致性。均温板表面温度分布受热源功率和冷源温度的影响:当热源功率由345 W升至690 W,而冷源温度保持0℃不变时,均温板表面平均温度由13.20℃升至25.84℃,表面温差由11.10℃升至25.70℃;当冷源温度由0℃降为-5℃,而热源功率保持690 W不变时,均温板表面平均温度由25.84℃降至18.15℃,表面温差由25.70℃降至16.60℃。在不同工况下,均温板热阻约为0.03 K/W,具有良好的导热性能。

均温板在质子交换膜燃料电池堆热管理中的应用

过低或过高的工作温度以及过大的温度变化均会影响质子交换膜燃料电池的输出性能和耐久性。有效的热管理是保证质子交换膜燃料电池稳定高效输出的关键因素。本研究将厚度为1.5 mm的均温板作为散热结构应用在质子交换膜燃料电池堆的热管理中,通过安装在5块单电池阴极石墨板上的80个热电偶获取电池内部表面温度,探究了不同负载电流工况下电池堆的温度分布特性。实验发现在0~8 A的加载过程中,各单电池内阴极侧区域最大温差均小于1.0℃,仅在进气口附近有局部温度波动。在相同工况下运行时,应用均温板的电池堆的温度分布均匀性也更优于普通水冷电池堆。

烧结式均温板散热性能研究

以烧结铜粉为毛细芯的均温板作为实验对象,研究毛细芯结构参数、充液率、加热面积对均温板传热性能的影响,并与纯铜板进行性能比较.实验结果表明:粒径为90μm的毛细芯结构均温板传热效果最好,在充注率为90%情况下均温板性能最佳,大面积热源要远低于小面积热源下的均温板热阻值.在上下板之间烧结毛细芯柱,可大大缩短回液路径,减小回液阻力,从而减小均温板热阻.

用于近红外单光子探测器的均温板性能研究

近红外单光子探测器是量子保密通信的重要组成部分,降低其工作温度是提高探测效率的关键。文章讨论了铝合金散热器和均温板的温差特性,研究了其启动速度随热流密度变化的关系,分析了热流密度对散热器件热阻值的影响,并搭建系统进行了实验验证。结果表明:均温板散热性能优于铝合金散热器,温差能控制在2℃以内,且均温板的启动速度更快。另外,散热器尺寸对散热性能有着很大的影响,加载相同热流密度时大尺寸的均温板能耗散更多热量。因此,采用较大尺寸的均温板将有利于提升探测器的探测效率。

泡沫铜式和微槽式均温板散热性能的对比研究

建立了较为完善的均温板性能测试实验台和可视化试验系统,研究发现:泡沫铜均温板的传热性能优于微槽式均温板,不同热流密度下的轴向热阻与市售均温板相当;在未失效前,均温板热阻达到0.2 K/W;影响均温板性能的主要参数是毛细压差力、渗透率和充注率,毛细压差力的提高对均温板的性能提升有着显著的效果.在可视化试验中,对于泡沫铜均温板,当充液率和热流密度较低时,蒸发面的传热主要是薄液膜蒸发机制;而当充液率和热流密度较高时,均温板内蒸发面的传热为池沸腾机制.对于微槽式均温板,当热流密度较高时,能明显观察到微槽内产生的气泡,即均温板蒸发面的传热属池沸腾机制.

铝合金均温板扩散连接工艺研究

针对均温板高性能制造需求,采用真空扩散连接的方法焊接6063铝合金,研究了扩散焊温度、压力、时间等参数对接头显微组织与性能的影响。结果表明,最佳扩散连接工艺参数为焊接温度550℃、焊接压力3MPa、保温时间2h,此时剪切强度达到71.3MPa,界面焊合率相对较高,断口呈现韧性断裂特征。采用优化的工艺参数进行了铝合金均温板扩散连接试验,结构件焊缝致密,厚度方向变形量小于0.1mm,通过了5MPa耐压试验,实现了铝合金均温板的可靠焊接。

均温板传热性能实验研究

本实验研究了由铜柱作为支撑结构且50%铜柱套有烧结铜粉片作为吸液芯的均温板的传热性能。实验中采用铸铝板模拟电子发热元件,通过调整直流电源的电压,在1.6~21 W/cm^(2)范围内改变加热散热元件的热流密度,分别测试了相同散热面积的均温板与纯铜板的散热效果。研究结果表明,当加热功率达到170 W时,均温板蒸发面热源中心点处的温度接近356 K,而相同条件下散热面积相同的纯铜板的中心温度达386 K。通过与纯铜板传热性能对比分析表明,在相同加热条件下,均温板的热阻及均温性均优于同尺寸的纯铜板。

不同工质热管均温板散热及环境适应性试验研究

为了研究热管均温板的散热性能及环境适应性,通过试验对铜–水热管均温板、铜–丙酮热管均温板的散热性能以及不同姿态下热管均温板的环境适应性进行研究。结果表明:相同工况下,铜–水热管均温板的散热性能优于铜–丙酮热管均温板;对于平放、横放和竖放3种姿态,90℃高温试验中,两种工质的热管均温板均无损坏;-55℃低温试验以及-55℃~90℃温度循环试验中,3种姿态下的铜–丙酮热管均温板均无损坏,竖放姿态下的铜–水热管均温板出现鼓包。该研究对实际工程应用中不同工况下选用热管均温板有着重要的参考意义。