微通道流动沸腾过程中异态相干沸腾的强化传热研究

作     者：宇高義郎 郭嘉翔 陈志豪 Utaka Yoshio;Guo Jiaxiang;Chen Zhihao

作者机构：天津大学机械工程学院天津300072 中低温热能高效利用教育部重点实验室(天津大学)天津300072 玉川大学工学部日本东京194-8610 

出 版 物：《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 (Journal of Tianjin University：Science and Technology)

年 卷 期：2020年第53卷第9期

页      码：917-923页

摘      要：随着电子器件的集成化和小型化,其散热量超过10 MW/m2将成为现实,这超出了目前大功率系统中使用的单相冷却方案的上限,所以必须再次开发新的冷却方案.克服单相传热局限性的一种方法是转变为两相沸腾传热,而临界热流密度又是所有沸腾传热的上限值.因此,为了提高微通道内流动沸腾传热的临界热流密度,本文设计开发了非均匀导热性传热板.通过将两种不同导热性能的材料(铜和聚四氟乙烯)交替布置在靠近传热表面的传热板内,实现了传热表面的非均匀温度分布和异态相干沸腾模式(核态沸腾与膜态沸腾共存且相互干涉的状态).同时搭建了微通道流动沸腾实验系统,其微通道截面尺寸为1.84 mm×70.00 mm,通道长度为280.0 mm,传热板表面尺寸为10.0 mm×10.0 mm,流体工质为去离子水.在不同入口流速v=0.1 m/s、0.2 m/s、0.4 m/s和不同过冷度ΔTsub=10.0 K、20.0 K、30.0 K条件下,研究了非均匀导热性传热板在微通道流动沸腾中的传热强化效果.结果表明,相对于单纯的核态沸腾状态,异态相干沸腾状态能够有效地提升流动沸腾传热的临界热流密度.此外,改变入口流速和过冷度对临界热流密度有明显影响且趋势相同,减小入口流速和过冷度都会增大临界热流密度的提升比例.在本文的实验条件范围内,在水的流速v=0.1 m/s、过冷度ΔTsub=10.0 K的条件下,实现了最高约43.4%的临界热流密度提升比例.

主 题 词：沸腾传热强化 流动沸腾 异态相干沸腾 临界热流密度 非均匀导热板 

学科分类：080703[080703] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 

核心收录：

D　O　I：10.11784/tdxbz201910025

馆 藏 号：203945464...