肋强化结构平板式蒸发器环路热管实验研究

平板式环路热管具有易于与电子器件贴合、良好均温性等优点,在电子器件热控方面具有很大的应用潜力。平板式蒸发器承压能力弱、易变形的特点,使得其加热面难以被扩展和工质选择范围受限。另外,应用于环路热管(LHP)的蒸发器通常用导热系数大的金属制作,通过侧壁向补偿腔漏热问题严重。本文针对平板式蒸发器的缺点,设计并制作了一种具有新型平板式蒸发器LHP系统,蒸发器可利用传热面积达到80 mm×80 mm,是常规研究蒸发器的2~5倍。以R245fa为工质,烧结镍芯为主毛细芯,搭建LHP性能测试系统并对其启动和变热负荷运行特点进行了实验研究。实验结果表明:在水平姿态下,LHP具有良好的启动性能和热负荷响应特性,并且热源表面具有良好的均温性。

平板式小型环路热管的实验研究

设计一套蒸发器尺寸为74 mm(D)×14 mm(H)的平板式小型环路热管(mLHP),工质为甲醇,冷凝方式采用冰水混合物冷却,研究其换热性能。实验表明,该环路热管能够实现重力和无重力辅助启动。倾角为18°、充灌率为60%时,热负荷从20 W增加到140 W,整个环路热管热阻从2.58℃/W减小到0.44℃/W。无重力辅助启动时,mLHP能够散去130 W的热量而壁面温度低于80℃。当热负荷一定,无重力辅助启动时的蒸发器壁面温度高于重力辅助启动时的壁面温度。在保证系统启动的工质裕量前提下,减少工质充灌量有利于降低蒸发器壁面温度。mLHP运行存在低热负荷区和高热负荷区,在低热负荷区,蒸发器和补偿腔温度随着热负荷的增加降低;在高热负荷区,蒸发器和补偿腔温度随着热负荷的增加升高。

平板式mLHP的仿真与实验研究

环路热管是一种靠蒸发器的毛细芯产生毛细力来驱动回路运行,利用工质相变来传递热量的高效传热装置。本文研制了一套不锈钢外壳,以氨为工质的小型平板式环路热管(mLHP),并着重研究其在不同热负荷条件下启动特性及变工况条件下的稳定运行特征,通过对平板mLHP运行机制理论分析,建立了合理的数学物理模型,实现了对整个系统动态仿真。实验结果表明,小型平板式mLHP可以在不同热流密度下快速启动,并具有良好的适应变热负荷能力。实现了平板式mLHP系统中各个主要节点的压力、温度和流量的动态仿真,与实验数据对比,仿真结果和实验数据吻合较好,加深了对LHP系统运行机理的理解。通过实验和动态仿真结果对系统结构进行优化,为应用在电子器件散热的高效率平板式mLHP系统的设计与优化提供依据。

平板式环路热管性能的实验

针对一款基于并联式平板蒸发器的小型环路热管进行了实验研究,分析了冷凝器位置以及摆放方式对环路热管运行性能的影响。实验表明:该环路热管能在低功率(20 W)时各种摆放方式下顺利启动,并具有良好的工作性能,其最大热负荷达到130 W,此时热阻为0.21℃/W;该热管水平放置时,蒸汽管线长度越短,启动性能越好,最大热负荷越大;运行功率越大,蒸汽管线长度对运行性能的影响越明显。并联式平板环路热管具有很好的反重力特性,能够在各种竖直放置状态下正常运行;该环路热管竖直放置且储液器位于蒸发器下方时,系统的运行性能最好。

氨工质平板式环路热管的传热性能研究

为了解决平板式蒸发器环路热管面对高集成电子元器件在较长传热距离下的散热能力不足等问题,本文采用更大面积的毛细芯和蒸发器,研制了一个传热距离达到1.6 m的氨-不锈钢环路热管系统并进行了大量实验。实验过程中,加热壁面温度控制在70℃以下。实验结果表明,在热沉温度为-10℃的情况下,该环路热管可以在2.5 W到180 W的热负荷范围内稳定运行,相应的热流密度是0.15 W/cm2和10.8 W/cm^(2)。蒸发器热阻的最小值为0.096℃/W,系统热阻的最小值为0.252℃/W。系统存在变热导率和定热导率两种工作特性,实验过程中没有观察到明显的温度过冲和温度波动现象。在启动测试和变热负荷测试中,系统均能够快速响应,展现出优良的可靠性。研究表明,与一般的平板式蒸发器环路热管相比,该系统更好地兼顾了传热距离和传热能力,拓展了平板式蒸发器的应用场景。

平板型小型环路热管的温度波动特性

环路热管(LHP)是一种靠蒸发器内的毛细芯产生毛细力驱动回路运行,利用工质相变来传递热量的高效传热装置。本文研制了一套小型平板式蒸发器、风冷式冷凝器的环路热管(mLHP),mLHP的毛细芯为25μm不锈钢丝网,工质为甲醇。蒸发器、冷凝器以及所有管路均由紫铜制成。研究了平板型mLHP在不同热负荷条件下的温度波动特性,实验结果表明,mLHP在1.5～4 W.cm-2的热通量范围内容易发生温度波动;还研究了倾角以及充灌量等对mLHP系统温度波动的影响,并给出相应的合理解释。

平板式不锈钢-氨环路热管的实验研究

为解决高热流密度电子器件的散热问题,设计了一套平板式不锈钢一氨环路热管(LHP)。研究表明,该平板式LHP能够在在热负荷2.5～130 W顺利启动运行,无明显温度波动现象发生。当蒸发器壁面温度低于60℃时,LHP能够传输的最大热负荷为130W,热流密度12.8 W/cm^2。LHP能在热负荷10～130 W范围内进行变热负荷运行,具有较强的自调节能力。LHP热阻整体上随着热负荷的增加而减小。但是当热负荷高于100W时,LHP热阻随着热负荷的增加略有上升。

照明用大功率LED回路热管散热器的研究

分析了照明用大功率LED封装的散热特性,提出了一种用于大功率LED系统散热的回路热管;研究了热负荷、倾角、加热方式等对热管的起动性、均温性、热阻等的影响。试验结果表明,所设计的热管散热器的热阻在0.19K/W^3.1K/W之间,蒸发器的均温性被控制在1.5℃以内,满足大功率LED封装的均温性要求,在热负荷为100W时,蒸发器的温度被控制在100℃以下,满足大功率LED结点温度的控制要求。

平板式mLHP实验的稳定性分析

本文在充灌率、冷凝温度和初始状态三方面对mLHP系统的稳定性进行分析。研究发现,选择合适的充灌率有利于保证系统稳定运行。较少的充灌量时毛细芯容易缺液而导致系统启动失败,较多的充灌量时系统在低热负荷区易发生波动。过低的冷凝温度对系统稳定性有负面影响,系统容易出现温度波动甚至失稳。而毛细芯内气泡的存在,易导致了mLHP系统出现温度迟滞现象。

大功率LED冷却用回路热管传热性能分析

提出了一种用于大功率LED(light emitting diode)散热的回路热管,研究了热负荷、倾角、加热方式等对热管起动性、均温性、热阻等的影响.研究结果表明:热管的热阻在0.19K/W～3.1K/W之间,蒸发器的均温性被控制在1.5℃以内,在热负荷为100W时,蒸发器的温度被控制在100℃以下.