微平板通道热管传热性能研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yun3531
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电子产品中芯片在单位面积上产生的热量不断增加,热管理已经成为电子产品产业中非常有吸引力的研究方向。不论是电子器件局部高温或者电子器件整体的高温都会影响电子产品的工作性能并且带来较大的热应力。因此,在狭小空间中有效的降低电子器件的温度显得至关重要,为此我们需要更轻薄、更高效的冷却装置。平板微热管是用于电子产品散热中最有前景的解决方法之一,特别是在大功率电子器件中的应用,例如LED照明或便携式游戏PC等。  微平板热管作为一种高效的导热器件,在空间有限的紧凑器件的热控系统中应用更有优势,但是目前性能仍有很大提升空间。本文采用硅作为微平板热管的基板材料,并采用Pyrex7740玻璃作为玻璃盖板,微热管的硅基板与玻璃盖板经过对准后,静电键合制作出成品热管,搭建微热管灌注系统,采用蠕动泵进行微热管的微量灌注。设计并制作出脉动微热管及无蒸汽腔结构的微热管,蒸汽腔结构把微热管顶部空间连通,增加了蒸汽的流通空间,减小了工质循环过程中的剪切力和摩擦力,提高了热管的传热能力。  采用测试平台对制作完成的传热器件进行传热性能测试,采用20℃循环冷却水设备作为冷却装置,在真空环境中测试。测试结果对于脉动热管而言,在输入功率为1到6W时,沟道方向为纵向的脉动微热管到达平衡状态时的温度分别为33.6℃、49.6℃、67.2℃、83.1℃、101℃、117℃;沟道方向为横向的脉动微热管到达平衡状态时的温度分别为31℃、46.4℃、63.4℃、81.7℃、95.6℃、111.8℃。20%的乙醇溶液会提升纵向脉动热管的传热效率。在相同功率下,带有蒸汽腔热管的平衡温度低于无蒸汽腔热管的平衡温度。并且随着功率的增加,有无蒸汽腔微热管蒸发段温差也在增加,说明有蒸汽腔微热管在较大功率下应用效果更好。  进行了W型沟道结构、三角形、矩形沟道对毛细力大小影响的理论分析,理论分析表明沟道宽度为150μm沟道璧宽度为100μm的沟道结构的毛细力要大于沟道宽度为175μm沟道璧宽度为75μm的毛细力大于沟道宽度为200μm沟道璧宽度为50μm的毛细力,并进行了去离子水在W型沟道流动的仿真分析,仿真分析结果与理论分析结果相一致。并设计了W型沟道结构的掩膜。  通过上述理论与实验研究,微平板热管表现优异,根据实际工况的限制条件修改热管的规格参数,能够适应更多电子产品的散热要求。
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