采用锯齿肋壁强化硅基MEMS微通道相变换热

为提升微通道相变换热器综合性能,包括同时实现降低沸腾起始过热度、提高传热系数和抑制沸腾传热不稳定性,提出了一种具有锯齿形肋壁的硅基微电子机械系统(MEMS)微通道结构,并对常规并联微通道与锯齿肋壁微通道开展了对比实验研究。结果表明,锯齿肋壁的齿根处提供了众多有效核化穴,实现了2℃低过热度下的沸腾启动,较常规并联微通道的沸腾起始过热度降低了18℃。由于大量锯齿形核化穴的存在,提高了通道内的气泡核化密度,使得锯齿肋壁微通道中心线处的平均换热系数较常规并联微通道最大提高了约85.5%。同时,较多的气化核心使得过热液层的能量从多个气液相变界面进行潜热释放,气泡生长膨胀速度减缓,抑制了沸腾传热不稳定性。锯齿肋壁的变截面结构对通道内液体产生毛细吸附效应,使得通道内倾向于形成环状流高效薄液膜对流蒸发传热模式,这也是锯齿肋壁强化传热的主要机制之一。