双面微矩形槽道平板热管设计与传热分析

摘要

目前微矩形槽道平板热管成为热管研究和开发的重点。由于其采用相变传热原理，具有较高的导热系数，可将电子设备内部高热流密度器件产生的热量迅速带离，从而避免内部器件局部过热问题。目前对该技术的研究较多，但是缺乏系统的验证，相关结果有待考究。同时缺乏影响双面微矩形槽道平板热管启动性能与传热性能的影响因子分析，故本文开展双面微矩形槽道平板热管设计与传热分析，为双面微矩形槽道平板热管在电子设备上的运用奠定基础。
　　（1）本文介绍了平板热管的设计方法及制造工艺，并对热管的传热极限进行验算，得到影响平板热管传热性能的主要极限为毛细极限。
　　（2）由于微矩形槽道平板热管的尺度较小，微尺度区域内的热流体行为将体现出强烈的尺寸效应，宏观有限元分析软件应用于微流体分析仿真时，仿真结果与实验数据存在巨大偏差，故本文基于蒸发薄液膜传热原理，建立了平板热管传热模型，通过四阶Runge-Kutta算法，对模型进行求解，得到了微槽道轴向、径向气液分布，蒸发薄液膜厚度、热流密度分布以及温度分布等参数，并通过实验测试，其计算结果与实测数据吻合较好。
　　（3）对双面微矩形槽道平板热管进行了性能测试，发现较水平放置，平板热管竖直放置时的传热性能更优，但启动性能较差。这主要是由于热管竖直放置时，重力加速了热管内部液体的回流，使热管的传热性能得到增强。同时，重力也会使热管内部液体聚集在了蒸发端，而影响热管的启动性能，使得热管在较小的传热量下不能启动，而必须在较大的传热量下，当热端温度达到一定温度后动才能启动。在启动过程中，冷热端温度发生跳变，热端温度迅速下降，而冷端温度迅速上升。而当热管水平放置时，热管在较小的传热量小即能迅速启动，而冷热端无温度跳变现象。
　　（4）对微矩形槽道平板热管的启动性能与传热性能的影响因素进行了分析，发现了充液率、倾斜角、加热功率、加热位置、振动、液体的初始分布对热管热性能的影响较大。

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符号说明

第一章 绪论

1.1 研究的目的及意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.2 本文研究的主要内容

第二章 微矩形槽道平板热管的传热理论

2.1 微矩形槽道平板热管的定义

2.2 微矩形槽道平板热管的传热原理

第三章 微矩形槽道平板热管的设计与制造工艺

3.1 双面微矩形槽道平板热管的组成及结构形式

3.2 双面微矩形槽道平板热管结构设计

3.3 双面微矩形槽道平板热管的制造工艺

3.4 本章小结

第四章 微矩形槽道平板热管的传热模型及其数值分析方法

4.1 微槽道平板热管轴向传热数值分析

4.2 微矩形槽道平板热管径向传热数值分析

4.3 本章小结

第五章 微矩形槽道平板热管的热特性测试

5.1 微矩形槽道平板热管的热特性测试方法

5.2 微矩形槽道平板热管的热特性测试数据分析

5.3 本章小结

第六章 微矩形槽道平板热管的热性能的影响因素分析

6.1 热管启动性能的影响分析

6.2 热管传热性能影响分析

6.3 本章小结

第七章 热特性测试结果与计算结果验证

7.1 计算结果与实验验证

7.2 本章小结

第八章 结论

致谢

参考文献