火焰喷涂型多孔表面制备及其池沸腾实验研究

摘要

采用氧-乙炔火焰喷涂金属粉末工艺在不锈钢基板表面制备不锈钢基多孔层,用于强化高功率电子器件沸腾水冷.研究了喷涂火焰功率对多孔层结构的影响,制备的多孔层孔隙率最高可达48.7％.建立了池沸腾实验系统,对比测试了光滑表面和多孔层修饰表面(多孔表面)在去离子水中的饱和池沸腾传热性能;并采用高速摄像机对沸腾现象进行可视化研究.结果表明:多孔表面起始沸腾过热度较光滑表面可降低1.4-2.7K;多孔表面可显著强化沸腾传热,且强化效果随多孔层孔隙率的增大而增强,多孔表面最高传热系数为50.1 kW/(m2·K),最高临界热流密度(CHF)为1 596.1 kW/m2,分别比光滑表面提高了60％和30％;多孔表面汽化核心数量多,且脱离气泡不易汇聚,故表现出较好的沸腾传热特性.研究结果为该类型多孔表面用于电子冷却强化提供了一定依据.