絲網(wǎng)熱管-換熱性能的實(shí)驗(yàn)研究

轉(zhuǎn)自天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)

摘 要：

為研究納米流體工質(zhì)的絲網(wǎng)熱管的換熱性能，制作了簡單的絲網(wǎng)熱管傳熱性能測試裝置. 實(shí)驗(yàn)采用 SiO2 納米流體為工質(zhì)，對在不同的充液率、濃度、熱管傾角以及不同納米顆粒粒徑情況下絲網(wǎng)熱管的熱阻進(jìn)行了研究. 研究表明：絲網(wǎng)熱管在充液率為60%、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1%、傾角為 30毅以及納米粒徑為 30 nm 時(shí)，換熱性能處于最佳. 研究結(jié)果為 SiO2 納米流體工質(zhì)在熱管散熱器中的運(yùn)用提供理論依據(jù).

關(guān)鍵詞：

絲網(wǎng)熱管；換熱性能；SiO2 納米流體；熱阻；充液率

電子設(shè)備的高效散熱一直是現(xiàn)代傳熱學(xué)研究的主要內(nèi)容之一. 研究和實(shí)際應(yīng)用表明，電子元件的故障發(fā)生率隨工作溫度的提高而呈指數(shù)增長[1]. 隨著電子設(shè)備功率的進(jìn)一步增加，傳統(tǒng)的依靠肋片、風(fēng)冷等方式的散熱已不能滿足需要，因此，必須研究和開發(fā)新的散熱方式和手段，以滿足高熱流密度散熱要求.熱管技術(shù)由于其高導(dǎo)熱性及優(yōu)良的等溫性等優(yōu)點(diǎn)[2]，而被逐漸應(yīng)用于電子設(shè)備散熱領(lǐng)域. 熱管是依靠自身內(nèi)部工質(zhì)的相變來實(shí)現(xiàn)傳熱的，低導(dǎo)熱系數(shù)的換熱工質(zhì)已成為研究新一代熱管高效冷卻技術(shù)的主要障礙之一[3]. 因此，提高工質(zhì)的換熱性能已成為現(xiàn)代高效傳熱的一個(gè)重要研究方向. 在液體中添加金屬或非金屬的納米顆粒是提高工質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)的一個(gè)重要途徑。

“納米流體”的概念是由美國國家實(shí)驗(yàn)室研究員 Choi于 1995 年首次提出，以一定的方式和比例在液體中添加納米級金屬或金屬氧化物粒子，形成一類新型、高效傳熱冷卻工質(zhì) [4]
. 納米流體導(dǎo)熱系數(shù)受到納米顆粒的種類、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、粒徑大小等因素的影響，從而對工質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)產(chǎn)生變化. 目前對于以 SiO2 納米流體為熱管工質(zhì)的研究處于起步階段，大多數(shù)集中在 CuO 納米流體[5]、Al2O3 納米流體[6]等方面. 本文參考制作了簡單的絲網(wǎng)熱管性能測試裝置[7]，以 SiO2 納米流體為工質(zhì)，改變工質(zhì)的充液率、質(zhì)量濃度以及熱管的傾角等，通過直流穩(wěn)壓電源控制熱源加熱的功率密度，測試絲網(wǎng)熱管的換熱性能，為以 SiO2 納米流體為工質(zhì)的熱管在電子設(shè)備散熱中的應(yīng)用提供理論依據(jù).

結(jié) 論

本文采用 SiO2 納米流體作為工質(zhì)，分別對在不同充液率、不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)、不同傾角以及不同納米粒徑條件下進(jìn)行了絲網(wǎng)熱管的換熱特性實(shí)驗(yàn). 研究表明：納米流體在充液率 60%、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1%、傾角為30度、納米粒徑為 30 nm 時(shí)，絲網(wǎng)熱管的換熱性能最佳. 研究結(jié)果可以為 SiO2 納米流體應(yīng)用于電子設(shè)備的散熱提供設(shè)計(jì)參考.

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