方柱微结构上FC-72的流动沸腾强化换热实验研究

摘要

实验研究了流速、过冷度以及表面微结构状况对芯片表面沸腾换热性能以及临界热流密度(CHF)的影响。模拟芯片为10mm×10mm×0.5mm的硅片，表面用干腐蚀方法加工方柱微结构以强化沸腾换热。方柱微结构边长为30μm, 高度分别为60、120和200μm。测试流速分别为0.5、1与2m/s，过冷度分别为15、25与35K。结果表明，采用强制对流和强化换热面相结合技术显著提高了芯片的沸腾换热性能以及CHF。沸腾曲线坡度以及CHF随方柱高度增加而增大，壁面过热度在很大程度上依次减小。方柱微结构表面与光滑表面相比均显示出较大的强化换热效果。CHF随着流速与过冷度的增大而增大，方柱高度为120μm的硅片的最高临界热流密度可达120W/cm2。