基于纳米磁流体微通道内流动换热性能研究

为探究磁场强度和肋片高度对微通道内Fe₃O₄-H₂O纳米磁流体流动换热性能的影响,采用数值模拟的方法,以开放式间断微通道热沉为研究对象,在雷诺数为200到500之间展开数值模拟研究,模拟微通道内流体工质流动换热过程。结果表明：进出口压降随雷诺数的增大而增大,且随着磁场强度的增大,压降的增大趋势愈显著;微通道的换热性能随着磁场强度的增大,呈现出先增大后减小的趋势;通过增加肋片高度,可以有效的提高热沉的传热性能。研究发现,开放型微通道综合换热性能优于封闭型,在所研究的参数范围内,微通道肋片高度达到0.9 mm时,综合换热性能和均温性最佳。     

微通道换热器结露工况下的性能实验研究北大核心

微通道换热器因其换热效率高、制冷剂充注量小等特点,被广泛应用于汽车空调,但当其作为家用空调系统蒸发器使用时会因为结露而影响换热性能。该文以微通道换热器为研究对象,针对其结露工况下的换热性能进行实验研究,讨论结露前后空气进口状态参数及迎面风速对其换热性能的影响。通过研究发现,结露对空气进出口压降有很大影响,结露前后压降增幅127%以上;结露对空气侧换热系数同样存在较大影响,换热系数降幅约14.6%。     

微通道换热器结露工况下的性能实验研究

微通道换热器因其换热效率高、制冷剂充注量小等特点,被广泛应用于汽车空调,但当其作为家用空调系统蒸发器使用时会因为结露而影响换热性能。该文以微通道换热器为研究对象,针对其结露工况下的换热性能进行实验研究,讨论结露前后空气进口状态参数及迎面风速对其换热性能的影响。通过研究发现,结露对空气进出口压降有很大影响,结露前后压降增幅127%以上;结露对空气侧换热系数同样存在较大影响,换热系数降幅约14.6%。     

小尺度沟槽表面和近距离布置光面构成通道中传热特性数值研究

针对IGBT的冷却问题,通过三维数值模拟方法对一种微槽结构散热器内部的换热特性进行了研究。由于IGBT所需散热面积较大,常规微米级尺度的微槽通道在满足换热要求的同时往往需要消耗较大的泵功率,据此提出一种小尺度沟槽表面通道结构,以水为冷却剂对通道内充分发展层流流动换热特性进行了数值研究,并与平表面通道内换热特性进行对比。结果表明:新型微槽表面通道可有效增强对流换热效果,且对流换热系数随着雷诺数的增大而增大。     

硅基内肋阵列微通道内的流动和换热特性

制作了四种带有圆柱形内肋阵列的硅基微通道,以去离子水为工质对其内部流动和换热特性进行了实验研究,并与平直微通道进行了对比,分析了内肋阵列微通道中流动阻力提升和强化换热的机理。研究表明;内肋阵列带来较大阻力的同时也极大地改善了换热;流体流经内肋阵列微通道时,其阻力在低Re数下主要来自壁面效应产生的摩擦阻力,高Re数下则受绕肋产生尾涡的影响较大;不同内肋布置方式对流体流动和换热影响显著,叉排布置比顺排布置的内肋阵列微通道具有更大的摩擦因子和换热系数,且增大垂直于流动方向内肋密度更有利于增强换热;内肋排列最为紧密的微通道#2综合换热性能最好,相同泵功下,其换热热阻相对于平直微通道降低了53.4%。     

不同纳米流体在微通道内的流动传热特性研究

采用数值模拟的方法研究了不同工质在微通道内流动传热特性的差异。对比了去离子水、纳米流体Al₂O₃/Water、CuO/Water、TiO₂/Water、Cu/Water等工质在微通道内的流动传热特性,并研究了纳米颗粒的浓度对流动换热特性的影响。结果表明：CuO/Water作为冷却工质时的对流换热系数比水增加了9.6%,微通道底面平均温度降低了2.6 K,换热性能明显优于其他几种纳米流体。由于纳米颗粒的加入,纳米流体的粘度比水大,进出口的压降比水大。纳米颗粒的体积分数越大,对流换热系数越大,纳米流体在微通道内的换热性能越好。     

基于CPV 电池散热的射流冲击分形微通道换热器的结构优化

针对聚光光伏(CPV) 电池高热流密度散热问题, 本文提出了射流冲击与分形微通道散热相结合的解决方案, 对其流动和换热进行了模拟. 首先对分形微通道的分形级数进行分析, 四级相比三级分形微通道换热系数只增加了4.62% , 压降却升高了54.37% ; 接着对管道截面形状进行优化, 对圆形截面, 方形渐缩截面和扁管截面内流体的流动进行了模拟, 结果表明在换热量相近的情况下, 扁管拥有最低的压降; 随后对比分叉处倒圆角、 倒角和 Y形三种布置形状, 结果表明 Y 形布置有效地减少了内部流体的涡旋区, 能够在牺牲较少的换热面积的条件下, 将压降降低85 .51 % . 最后在相同水力直径条件下研究单个喷嘴、 均匀喷嘴阵列、 非均匀喷嘴阵列射流冲击分形微通道的换热性能, 模拟结果表明, 非均匀喷嘴阵列分形微通道拥有最佳的换热性能, 且压降降低了25 .99 % .     

微通道散热器新型通道设计及性能分析

微电子设备的发热问题严重影响着其可靠性,散热器的热设计已成为微电子设备结构设计中不可忽略的一个重要环节。微通道散热是近年来发展起来的一种新型散热措施。设计了多种新型的微通道散热器结构,并利用数值方法研究了新型微通道结构散热性能及微通道内流体的流场分布情况。研究结果表明,新型微通道散热器增大了换热比表面积,具有较好的散热效率。菱形肋微通道(导流角度120°)的散热效率改善的尤为明显。各新型微通道靠近壁面的死区较少,流体与通道的接触面积也更多,因而换热效果较好。尤其是菱形肋微通道(导流角度30°)内的流场分布更为均匀。     

微通道换热器在CO2制冷循环中的发展及特性分析

首先简要回顾了微通道换热器的发展历程,对前人进行的关于微通道换热器的换热特性研究和数值分析进行了分析,并且对以后微通道换热器性能改进和研究给出具体意见.最终得出结论,认为系统地了解微通道换热器各种各样的几何参数对换热和压降的影响,对于将微通道换热器成功地用于紧凑式换热器是非常重要的.     

微通道过冷沸腾实验研究

设计并搭建了以R134a为工质的微通道散热及可视化实验台。对R134a在不同饱和温度、流速、热流密度条件下流经微通道产生过冷沸腾状态时的换热性能进行了实验研究。研究了壁面过热度,质量流速对热沉换热系数和压降的影响,通过结果分析,将整得换热区域分为单相对流、过冷沸腾、饱和沸腾三个区域。并采用基于高速摄像机的可视化技术对微通道内气泡运动状态进行了分析。     

内嵌微流道低温共烧陶瓷基板传热性能（英）

随着系统级封装（SIP）所容纳的电子元器件和集成密度迅速增加,传统的散热方法（热通孔、风冷散热等）越来越难以满足系统级封装的热管理需求。低温共烧陶瓷（LTCC）作为常见的封装基板材料之一,设计并研制了三种内嵌于LTCC基板的微流道,其中包括直排型、蛇型和螺旋型微流道（高度为0.3 mm,宽度分别为0.4, 0.5和0.8 mm）。通过数值仿真和红外热像仪测试相结合的方式分析了微流道网络结构、流体质量流量、雷诺数、材料热导率对内嵌微流道LTCC基板换热性能的影响,实验结果表明:当去离子水的流量为10 mL/min,热源等效功率为2 W/cm2时,直排型微流道的LTCC基板最高温度在3.1 kPa输入泵压差下能降低75.4 ℃,蛇型微流道的LTCC基板最高温度在85.8 kPa输入泵压差下能降低80.2 ℃,螺旋型微流道的LTCC基板最高温度在103.1 kPa输入泵压差下能降低86.7 ℃。在三种微流道中,直排型微流道具有最小的雷诺数,在相同的输入泵压差下有最好的散热性能。窄的直排型微流道（0.4 mm）在相同的流道排布密度和流体流量时比宽的微流道（0.8 mm）能多降低基板温度10 ℃。此外,提高封装材料的热导率有助于提高微流道的换热性能。     

光滑矩形微通道液体单相流动和传热的数值研究

采用CFD方法对水在矩形光滑微通道内的流动和传热特性进行了数值模拟.计算结果表明微通道的长径比、当量直径、高宽比和孔隙率都对其流动和传热有着不同程度的影响.在保持长径比大于70而使流动的入口效应可忽略的前提下,分别模拟了当量直径,高宽比和孔隙率对微通道流动和传热的影响,得到了各种工况下的流动和传热规律.     

Design and Experimental Investigation of a Gas-to-Gas Counter-Flow Micro Heat Exchanger

In this work, a double-layered microchannel heat exchanger is designed for investigation on gas-to-gas heat transfer. The micro-device contains 133 parallel microchannels machined into a polished polyether ether ketone plate for both the hot side and cold side. The microchannels are 200 μm high, 200 μm wide, and 39.8 mm long. The design of the micro-device allows tests with partition foils in different materials and of flexible thickness. A test rig is developed with the integration of customized pressure and temperature sensors for in situ measurements. Experimental tests on the counter-flow micro heat exchanger have been carried out for five different partition foils and various mass flow rates. The experimental results, in terms of pressure drop, heat transfer coefficients, and heat exchanger effectiveness are discussed and compared with the predictions of the classic theory for conventionally sized heat exchangers.     

Flow boiling heat transfer of refrigerant R21 in microchannel heat sink

Boiling heat transfer in a refrigerant R 21 flow in a microchannel heat sink is studied. A stainless steel heat sink with a length of 120 mm contains ten microchannels with a size of 640×2050 μm at cross-section with a wall roughness of 10 μm. The local heat-transfer coefficient distribution along the heat sink length is obtained. The ranges of parameters are: mass flow from 68 to 172 kg/m²s, heat fluxes from 16 to 152 kW/m², and vapor quality from 0 to 1. The maximum values of the heat transfer coefficient are observed at the inlet of microchannels. The heat transfer coefficients decrease substantially along the length of channels under high heat flux conditions and, on the contrary, change insignificantly under low heat flux condition. A comparison with the well-known models of flow boiling heat transfer is performed and the range of applicability is defined.     

矩形微槽道饱和沸腾临界热流密度特性

对矩形微槽中的流动沸腾临界热流密度进行了实验研究。研究CHF随质量流速、进口过冷度和出口干度的增加而出现的变化趋势,以及槽道尺寸对CHF的影响。搭建试验平台,在不同槽道当量直径、较大范围的质量流速和不同进口过冷度条件下,获得以去离子水为工质两相沸腾传热的实验数据。由于常规尺寸槽道CHF预测关联式并不具有普遍性,所以提出了一个适用于微槽道饱和沸腾CHF的预测模型。并通过与该文以及参考文献中实验数据进行对比,验证了该模型的适用性。     

微槽结构和工质对槽内流动沸腾的影响

本文报道实验测试甲醇等低沸点工质在微槽内流动沸腾特性的结果，并对所呈现的起始沸腾区有明显壁温回落等现象作出分析，从而在一定程度上揭示出微型槽道和工质本身特性对流动沸腾特性的影响。     

FLOW BOILING THROUGH V-SHAPE MICROCHANNELS

An experimental facility was set up to study the flow and boiling heat transfer characteristics of water and methanol flowing through V-shape microchannels. The microchannels have hydraulic diameters ranging from 0.2 to 0.6 mm and V-shape groove angles 0 of 30 to 60°. Both the heat transfer and the pressure drop were affected by the thermofluid and geometric parameters such as liquid flow velocity, subcooling, and the hydraulic diameter and groove angle of the microchannels. The experiments indicted that there exists both an optimum hydraulic diameter and an optimum groove angle. The visualization experiments showed that, if there was a good seal between the glass cover and the microchanneled test plate, no bubbles were observed in the microchannels for flow boiling with heat fluxes as high as of the order of 10⁶ W/m², at which fully nucleate boiling with a large number of bubbles would be expected in conventional situations. Fluctuating liquid flow was induced in the microchannels when many bubbles formed in the inlet plenum.     

微槽内二元混合液体的流动沸腾

1引言微型结构由于其巨大的应用潜力，作为热控制和冷却的有效手段已被引入电子集成电路、生物医学、航天、高效紧凑式与微型换热器、材料加工等现代高新技术领域。由于相交换热能传递更多的热量，微结构中的流动沸腾受到了日益重视。但微通道中流体流动和换热的特性当然与所用工质有关。微通道内液体混合物的流动沸腾至今极少见到公开报道［‘］。彭和王等人l‘－‘］报道了对微通道和微槽结构内单组元液体流动沸腾的研究，发现起始沸腾点所需壁面过热度比常规尺度槽道内的低得多，没有明显的部分核沸腾现象，同时发现微槽尺寸对流动沸腾的…     

The effects of heat treatment on microfluidic devices fabricated in silica glass by femtosecond lasers

We fabricated complex microfluidic devices in silica glass by water-assisted femtosecond laser ablation and subsequent heat treatment.The experimental results show that after heat treatment,the diameter of the microchannels is significantly reduced and the internal surface roughness is improved.The diameters of the fabricated microchannels can be modulated by changing the annealing temperature and the annealing time.During annealing,the temperature affects the diameter and shape of the protrusions in microfluidic devices very strongly,and these changes are mainly caused by uniform expansion and the action of surface tension.     

矩形微槽道相变流阻的实验研究

以去离子水为工质,对高为2mm,宽分别为0.3mm、0.6mm、2mm的矩形微槽中的两相传热特性与流动阻力特性进行了实验与理论研究。实验结果表明,三种微槽的饱和沸腾传热系数随着热流密度的增加而增加,并对三种微槽传热系数随热流密度关系的实验数据进行了拟合,得出了实验条件下的传热系数与热流密度的关联式及相同热流密度或者质量流速下槽道尺寸对传热系数的影响;此外,矩形微槽道压降△p随着尺寸的减小而增大。