热管用于笔记本电脑散热的研究

摘要

在笔记本电脑中，由于其空间和耗电量的局限性，传统的风冷已经越来越满足不了散热要求，散热性能优越的热管被普遍运用到笔记本电脑的散热系统中。散热问题关系到电脑的稳定性，本文从此问题出发，对笔记本电脑的散热进行了研究。分析了热管用于笔记本电脑CPU散热的工作原理、工作特点，以及热管用于笔记本电脑散热的必要性。 讨论了笔记本电脑用热管散热相对于用其他散热方式的优势，建立了热管传热模型，分析了热管的传热机理，对热管用于笔记本电脑的传热特性进行了定量计算，包括传热热阻，总传热系数等，针对实际情况进行实例分析。 针对笔记本电脑散热的特点，分析了热管的各种传热极限，包括黏性极限、声速极限、携带极限、毛细极限、冷凝极限和沸腾极限，以及对热管散热效果的影响。研究结果表明，笔记本电脑散热热管的毛细极限相对其他传热极限要小得多。探讨了在热管工作介质确定情况下热管的传热极限与尺寸的关系，讨论了用于笔记本电脑散热的热管最佳尺寸的设计计算方法，以保证热管到达最大的传热能力。通过计算，获得了优化的热管散热有效长度和蒸汽流道直径。 对笔记本散热热管的工作特性进行了数值模拟。获得了当CPU产生的热量发生变化和热管尺寸(包括有效长度和直径)变化时，热管壁温和蒸发段与冷凝段温差的变化，以及系统热阻和总传热系数的变化；分析了热管的传热极限与热管有效长度、工作温度、热管倾角之间的关系等。

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第一章绪论

1.1热管用于笔记本电脑散热的研究概况

1.1.1笔记本电脑散热的概述

1.1.2热管用于笔记本电脑散热的现状

1.2国内外研究概况

1.3本文的主要研究内容

第二章热管用于笔记本电脑散热的工作原理与特点

2.1热管的基本知识

2.1.1热管的工作原理

2.1.2热管的结构

2.1.3热管的性能与特点

2.1.4热管的分类

2.2热管技术的重要性

2.3热管在笔记本电脑散热方面的应用

2.3.1笔记本电脑热量的产生

2.3.2散热问题对芯片发展的影响

2.3.3热管在笔记本电脑中的应用

第三章笔记本电脑的几种散热系统

3.1笔记本散热系统的概述

3.2笔记本电脑散热的其他方式

3.2.1结合散热板的风扇散热

3.2.2水冷式散热系统

3.2.3热电制冷系统

3.2.4辅助散热系统

3.3热管散热系统相对其它的优势

第四章笔记本电脑中热管的传热性能研究

4.1笔记本散热热管的工作机理

4.2传热模型的建立

4.2.1笔记本电脑散热热管的传热模型

4.2.2传热模型分析

4.3笔记本电脑热管传热模型的算例

4.3.1计算参数

4.3.2计算结果

第五章用于笔记本电脑的热管的传热极限和结构优化

5.1热管的传热极限

5.2笔记本电脑散热热管的传热极限

5.2.1粘性传热极限

5.2.2声速传热极限

5.2.3毛细传热极限

5.2.4携带传热极限

5.2.5沸腾传热极限

5.3笔记本散热热管的传热极限计算

5.4用于笔记本散热的热管尺寸优化

5.4.1热管有效长度优化

5.4.2热管蒸汽腔直径优化

第六章笔记本电脑中热管性能的数值模拟

6.1热管管壁温度

6.1.1热管传热与流动模型的控制方程组

6.1.2数值计算方法

6.1.3代数方程组求解

6.1.4计算步骤

6.1.5数值计算结果

6.2系统热阻和总传热系数

6.3热管传热极限

6.4验证模拟结果的实验设计

6.4.1实验装置

6.4.2实验方法

6.4.3实验注意点

第七章结论

致谢

参考文献

作者攻读硕士学位期间发表论文