用于地铁变流器的平板微热管散热器数值模拟与实验研究

本文将平板微热管应用于地铁变流器IGBT散热器中,设计了一种新型平板微热管散热器,通过对物理模型的合理简化,建立数学模型,利用ICEPAK软件对传统翅片散热器和平板微热管散热器进行数值模拟对比,并通过实验验证计算的正确性。研究结果表明:平板微热管散热器极大提升了散热器散热效率;在极限功率工作条件下,平板微热管散热器的最高温度为70. 27℃,比传统翅片散热器降低了25. 79℃;理论计算得到IGBT结温为110. 23℃,满足IGBT工作要求;数值模拟结果与实验结果基本吻合,最大温度误差为7. 07%。     

烧结式微热管的工质灌注、抽真空与封接

目前微电子与光电子芯片对散热要求日益增高,烧结式微热管已经成为其理想的散热元件,对微热管进行快速抽真空,使微热管中的工质量与真空度符合要求,是决定其制造质量与成本的重要因素。通过对微热管的工作原理及其抽真空-工质灌注-冷焊的制造方法进行分析,提出一种分别采用工质冻结-抽真空-冷焊法与二次除气-冷焊法对烧结式微热管进行抽真空的方法。大量的实验表明,采用所提出的制造方法不仅可以保证微热管中工质量与真空度达到要求,而且抽真空的时间大约比原有方法节省了2/3,具有很好的传热性能。     

新型热管电子器件散热器的实验研究和数值模拟

随着电力电子技术的不断发展,高热流密度器件热控制问题以及出现的热流分布不均匀的现象,是电子电器设备亟待解决的关键技术。热管作为高效传热元件,已经广泛应用于电子器件的散热技术研究中。本文对新型平板式热管散热器进行了数值模拟和实验研究。根据电子器件的运行工况,建立了散热器性能测试系统,并对平板热管型电子器件散热器进行了在不同工况下的性能实验。结果表明采用平板热管散热器可以有效提高CPU芯片的散热性能,芯片发热量在160W后为其最佳工作状态。同时用数值模拟方法对平板热管散热器底面的导热效果进行了优化设计,通过改变导热系数以及扩大模拟芯片尺寸来达到改善CPU冷却散热器的散热效果的目的,并得到了一些有价值的结论,这对改进管散热器的散热效果有一定的指导意义。     

平板回路型脉动热管启动阶段传热特性的试验研究

笔者搭建了平板回路型脉动热管可视化实验台对其启动特性进行试验研究。根据蒸发段与冷凝段之间的温差随时间的变化,将平板回路型脉动热管工作过程划分为启动、过渡和稳定工作3个阶段。试验结果表明:启动阶段传递的热量是显热;随着热负荷的增大,平板回路型脉动热管的启动时间逐渐缩短;最佳充灌率在50%左右,最佳倾斜角在50°～70°之间。工质的热物性对启动时间也有影响,λ越大,ρc越小,(dP/dT)sat越大,启动时间越短。     

微平板热管导热性能测试系统

为精确评价微平板热管的导热性能,搭建了微平板热管的热性能测试系统,该系统按功能主要分加热/冷却、信号测量、视觉采集和数据处理与记录等.为减少输入热量散失,整个测试系统在真空环境中进行,保证了热量能有效通过微平板热管输出.系统中测量了微平板热管的输入热流以及蒸发段、绝热段、冷凝段3部分的温度,通过计算得到热阻和当量导热系数两个热性参数.输入功率为2W时,对灌注工质和未灌注工质的微平板热管进行测试,结果显示:灌注工质的热管与未灌注工质的热管对比,导热系数大约提高3倍,热阻降低3.5倍.本文建立的测试系统可用于微平板热管的导热性测试及评价.     

热管技术研究进展及其在制冷空调行业中的应用

综述了国内外热管技术理论研究和应用研究的发展与现状，指出热管技术研究的重心已经从理论研究转移到应用研究，热管的应用已经由航天转向地面，由工业转向民用。在制冷空调行业，热管主要用做换热器，它可以进房间空调器、空调热回收、地热、太阳能、废热利用等技术的应用与发展，将减轻对环境的热污染。     

平板热管的黏性极限的理论分析与研究

通过建立合理的理论研究模型,在传统热管的基础上,对平板热管的黏性极限作了较为深入的理论研究,最终得到平板热管的粘性传热极限的解析表达式。     

平板热管的研究现状与最新进展

平板热管由于质量轻、良好的启动性和均温性的优势,而成为目前电子元件散热方面的热点研究,在国外已经得到应用。目前国内的研究成果很少。综述了平板热管目前国外的主要研究趋势、结构和加工方法的改进、参数优化、内部流动与传热的研究、毛细限和沸腾限及对多个热源冷却的研究等,并对这些前沿的研究结论进行概述,指出了下一步的研究趋势和面临的主要挑战。     

小型平板式环路热管的反重力运行特性

为满足电子设备高效冷却的需要,本文从提高毛细压力、降低流动阻力、强化蒸发器壁面传热能力以及降低热泄漏方面入手,设计了一种具有新型蒸发器结构的平板环路热管。利用集成蒸气通道的一体式双孔毛细芯替代传统的机械加工微槽道,并在反重力条件下对其传热性能进行实验研究。结果表明:该环路热管具有良好的反重力运行性能,能够在20 W热负荷下实现快速、低温启动,且无温度波动现象;在200 W热负荷下,能够维持蒸发器最高温度在80℃以下,环路热管的热阻仅为0.15 K/W。由于新型蒸发器结构缩短了热传递路径,降低了蒸发/沸腾的强化以及热泄漏,与传统结构的环路热管对比,能够有效提升环路热管的反重力运行能力。     

中温热管换热器内传热特性的研究

采用有效度-传热单元数(ε-NTU)法,建立了中温热管换热器的离散型数学模型。研究了中温热管换热器冷侧和热侧的传热特性。建立了单根热管的传热模型来修正计算热管热阻时所产生的温度误差,分析了单根热管的传热过程对整个换热器换热的影响。研究成果为安全衔接热管不同温度区域内的每排热管和强化中温热管换热器的传热性能以及中温热管换热器的进一步结构优化提供了理论依据。     

动力型分离式热管设计与试验研究

为了研发数据机房用蒸气压缩/热管复合型环控系统,进行动力型分离式热管模块的设计和性能试验。热管系统采用平行流冷凝器和管片式蒸发器,由屏蔽泵提供循环动力,并由调节阀控制供液量。在标准焓差法试验室进行热管模块的制冷性能试验,结果表明：1热管系统在设定工况的制冷性能达到设计指标,验证热管系统参数匹配的合理性和实用性;2热管模块的制冷量、EER与室内外温差近似为线性关系;3液泵驱动的动力型分离式热管系统运行稳定、可靠,解决了重力型分离式热管的运行稳定性问题,简化了系统的安装,易于实施流量调节和能量控制。     

新型平板热管流动与传热特性的理论分析

提出了一种新型平板热管，这种热管整体成矩形平板状，其内部结构由许多并列的小矩形长条单元组成。对这种热管的流动特性和传热特性进行了理论建模分析，得到了热管蒸气腔内的速度分布，压力分布及温度分布的解析表达式。     

带有强化换热结构的芯片散热器实验研究与数值模拟

超级或大型计算机服务器CPU的冷却散热问题,已经成为计算机高性能发展的瓶颈,受到业内越来越广泛的关注。本文提出了一种用于冷却计算机服务器芯片的散热器,其结构是将镶嵌在散热器底板的热管与翅片组装为一体。利用自建实验台对该散热器以及平板式热管散热器的性能进行了对比实验分析,同时对其热管本体、翅片以及均温板的温度分布进行了数值模拟。这种热管冷凝段得到强化换热的散热器其底板面积相对平板式热管散热器减小了50%,因此具有更好的均温性;在相同的工况下热流密度由24.3 W/cm2增至68.6 W/cm2时,该散热器翅片顶部的平均温度增幅仅为17%。     

单面波浪平板脉动热管的传热性能

对一种单面波浪平板脉动热管的传热性能进行了实验研究,分析在空气强制对流冷却条件下充液率、加热功率、倾角等因素对其传热性能的影响。研究结果表明,除0°倾角外,脉动热管的最佳充液率为20%～30%,倾斜角度对脉动热管传热性能的影响很小,但90°时相对最好。脉动热管在0°放置时其传热性能较差,在低充液率的情况下甚至丧失脉动效果,主要是工质回流不畅的原因,与平板脉动热管的槽道设计有很大关系。此外低加热功率时热管传热性能存在波动,有时甚至不能启动。     

A New Mercury Gas-Controlled Heat Pipe for Temperature Amplifier and as Calibration Facility

At the Italian National Research Institute of Metrology, the activities and studies concerning gas-controlled heat pipes are constantly increasing in terms of involved personnel, instrumentation, and devices available. In the last two years, among the other activities, a totally new gas-controlled heat pipe operating with mercury as the working fluid has been designed, manufactured, and completely characterized. This heat pipe is made of stainless steel and provided with three thermometer wells. A dedicated furnace has been constructed and specific software algorithms have been implemented for the temperature and pressure control. This device will be used as a low-temperature reference for the new “Temperature Amplifier” and as a calibration facility for thermometers calibrated by comparison between 220°C and 450°C. All details regarding this heat pipe, including the assembly, filling, and testing procedures, and the complete characterization campaign are summarized here. Results in terms of temperature stability, uniformity, and time response are reported, and demonstrate the capabilities of this gas-controlled heat pipe to be a useful device for research and applications in contact thermometry. Another gas-controlled heat pipe operating with mercury and provided with six thermometer wells has been manufactured, and will be characterized for the contact thermometry calibration laboratory at INRiM and for other calibration companies in Italy; this device is also presented.     

橡胶注射机模具加热系统温度场模拟仿真

 热板是橡胶注射机不可缺少的模具加热元件,电热管为热板的热源,并按一定的热功率排布在热板内,使模具受热均匀．在热板的适当位置放置热电偶,用来自动控制热板温度,要求热板表面温差保持在+2~-2 ℃范围内．但一直以来,单凭人工排布形式,往往导致热板加热不均匀和温度控制精度低,直接影响热板使用性能,也是目前生产注射机企业碰到的最大难题．因此,采用有限元法,对热板进行瞬态温度场模拟仿真,得到了合理的热管排布方式,并在实际生产中证明切实可行．     

一种新型板式换热器

介绍一种区别于传统人字形波纹板式换热器的新型微板换热器,该换热器具有压降小而换热能力强,材料消耗少,可靠性好,制冷剂充注量小,设计灵活等特点,同时介绍其在应用和节能减排上的优势。     

大型速冻设备蒸发器高效传热技术的试验研究

不同结构型式蒸发器的传热系数不同,选择7种不同结构的蒸发器模型,分析比较翅片形状、管径大小以及管子排列方式对蒸发器传热系数的影响,得出在不结霜工况下,传热系数最高的蒸发器结构是连续整体带波纹翅片叉排变节距结构的结论。对这种结构的蒸发器进行试验测试,得到与理论计算相符的传热系数值。