摘要：锂离子电池是航空混合电推进系统的关键子系统,本文针对基于平板热管的航空锂离子电池热管理方案进行设计与性能评估。针对一款锂离子电池模组进行建模与验证,初步设计平板热管方案并进行仿真分析;在原方案基础上,对平板热管散热翅片进行结构优化设计并开展了实验验证,结果表明:优化后的方案可提高系统对流换热量。以优化后的平板热管为基础,结合航空器高空巡航工况的环境温度,平板热管换热性能将得到进一步提升:电池平均温度可降低10.6℃,降幅达18.83%。与水冷方案相比,平板热管优化方案散热能力与之相当,系统减重30%、能耗降低约63%。

摘要：高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)运行温度约160℃,较传统低温电池具有更佳的电化学反应动力学、更简单的水热管理和更高的CO耐受性等优势。但运行温度提高,如何实现HT-PEMFC的快速预热启动成为制约其应用推广的重要挑战之一。当前工作中,针对一个额定功率为500W的HT-PEMFC电堆,尝试利用一种平板热管(FHP)对该电堆进行预热启动。设计搭建了实验装置,从预热时间、温度分布、传热量分布等方面对这一方法进行评估。实验结果表明,提高加热功率可以显著缩短预热时间,500W时预热耗时3000s,1500W时则仅需980s;但同时也造成温度均匀性出现恶化,500W时竖直方向最大温差约28℃,1500W时该温差则达到了80℃。此外,水平方向的温差也随加热功率的提高而增加,且越靠近热源的区域越明显,最高达15.7℃,这无疑会加速质子交换膜的机械失效。实际中,应在不过多影响电池运行寿命的前提下,提高加热功率以缩短启动时间。

摘要：针对未来星载高功率电子设备大功率、高热流、高集成的散热需求,解决传统槽道或丝网毛细芯平板热管逆重力传热量小、极限热流密度低的问题,文章提出了一种基于增材制造技术的新型平板热管,利用增材制造技术在成型复杂构型方面的优点,设计出一种基于复合毛细芯的平板热管构型,采用扫描电子显微镜(SEM)和显微断层扫描(MicroCT)对毛细芯微结构进行分析,结果表明:毛细芯结构成型完整、孔隙分布均匀。传热性能试验结果显示:二维平板热管极限热流密度高达88 W/cm~2,传热热阻仅为0.024℃/W,三维平板热管在不同姿态下传热能力和传热热阻变化显著,相关数据可为星载高功率电子设备热控设计和验证提供参考。

摘要：为探究平板热管在电堆中的传热性能,针对电堆中的传热条件设计平板热管的传热性能测试实验。结果表明:平板热管瞬态响应灵敏,响应时间在100—260 s之间;加热功率增加时平板热管的温差增加,等效热阻下降,5—15 W时处于启动阶段,40—50 W时等效热阻低于0.1℃/W,温差<5℃;冷却风速增加,平板热管的温差和等效热阻都有所上升;工作倾角对平板热管的性能影响显著,逆重力的工作条件将使平板热管的性能恶化,在50 W的加热功率、-90°工作倾角下平板热管的等效热阻约为90°时的3倍。

摘要：随着电子器件不断趋于小型化和高度集成化发展,电子器件功率过高引发的散热问题亟待解决。平板热管由于具有均温性好、散热效率高等优势已为许多大功率电子元器件的散热问题提供了有效的热管理解决方案。但面对如今越来越多元化的散热需求,开发适应新型电子设备散热需求的高效平板热管仍是当前研究的热点。基于此,在对平板热管工作原理及结构特点进行阐述的基础上,对平板热管的传热性能、影响传热性能的因素(毛细芯结构、腔体厚度、工质、充液率、倾角和热源)、强化平板热管传热性能的措施(不同润湿性表面和支撑柱结构等)及其在小型化电子设备、IGBT晶体管、LED和电池组等电子器件散热应用等方面进行了系统性综述,指出研究不同毛细芯结构与腔体厚度下平板热管内部流动传热特性、散热性能强化的机制和综合优化方法,以及如何在不同电子器件热管理需求下设计出空间适应性强而散热性能高效的平板热管等仍是当前平板热管有待进一步突破的关键技术,将为平板热管在电子器件散热领域的进一步深入研究与优化提供一定参考。

摘要：目的为了提升AlN基板的散热性能,研究嵌入式一体化AlN平板热管的激光加工方法。方法通过飞秒激光微织构技术结合热处理工艺制备出AlN亲疏水组合表面,并组装嵌入式一体化平板热管,测试其传热性能。通过三维表面轮廓仪、SEM、EDS和XPS分别分析表面的三维轮廓、形貌、元素含量和化学成分,研究表面亲、疏水的形成机理。结果楔形亲疏组合AlN平板热管的启动时间、启动温度均最低,相较于全超亲水样品,启动时间降低了14.9%,启动温度降低了6.0%。楔形亲疏组合热管的热阻最低,热流密度最高。相较于全亲水热管,热阻降低了33%,热流密度提升了2%。结论AlN陶瓷表面经过激光织构会产生AlOx(多价铝氧化物),具有较高的表面能,呈超亲水状态。热处理能使表面充分氧化,降低表面能,呈超疏水状态。嵌入一体化AlN平板热管的设计和无化学激光选区微织构方法,为电子陶瓷基板的散热提供了一种新思路。

摘要：LED结温对其寿命和光效具有显著影响。高效的热管理对保持LED的性能稳定非常重要。为了有效降低LED结温、满足散热需求及特定场所的应用需求,结合热电冷却器(TEC)和平板热管(FPHP)重新设计了散热器结构,利用响应面法构建了针对散热器参数的双目标函数,通过非支配排序遗传算法(NSGA-II)求得Pareto最优解。基于散热器结构的最优值对TEC电流进行单因素优化分析,结果表明,优化后的LED最高结温比不采用TEC时的LED最高结温降低了23.3%,充分证明了优化散热器结构的有效性。

摘要：电池在运行过程中产生大量热,对其性能和寿命均造成影响,本文针对多个并联电池组进行散热研究,在保证高散热功率的同时兼顾对电池组温差的控制。文中基于平板热管设计了两种热管理系统:平板热管散热系统,平板热管与相变材料(PCM)复合的散热系统。在3 C高工作电流下,平板热管散热系统可以保证电池组内最高温度为308.99 K,最大温差为4.01 K,但存在单块电池上温差过大的问题,占到并联电池组总温差的72%以上。而平板热管–PCM复合散热系统内相变材料发生相变时吸热但温度不发生变化,可以解决单块电池温差过大的问题,相较于平板热管散热系统,平板热管–PCM复合散热系统使得电池平均温度和最大温差分别降低3.65 K和0.56 K,且复合散热系统相较于平板热管散热系统在低温工作环境下具有更好的工作性能。

摘要：高效的电池热管理系统对保证锂离子电池安全和延长其使用寿命具有重要意义。为了获得合适的工作温度和更好的温度均匀性,设计一种超薄平板热管/液体冷却热管理系统。结合一维等效热网络模型和三维数值仿真模型各自的优点,提出一种高效的优化方法,并对一维和三维模型进行试验验证。为了分析4个参数对系统综合性能的影响,选择了四水平正交试验设计对参数进行量化,并进行多目标优化。优化结果表明,系统的热特性和轻量化都得到了提升,其中最高温度可以控制在40℃以内。此外,可变热管长度方案可以显著改善电池模组的温均性。与原系统相比,在大倍率放电和工况变化的放电过程中,模组温差可以控制在2℃以下。此外,附件质量比降低了8.2%。

摘要：为保证大功率相控阵天线T/R组件的长时间稳定工作,提出了一种相变储能平板热管的热控设计方案,该系统中的相变材料和平板热管分别发挥储热和热扩散的作用。实验对比了铝制平板热管和铝合金板的热扩散性能,以及它们分别和相变材料结合后的热控性能。实验结果表明,铝制平板热管的传热性能优于铝合金,在40 W时其冷凝端的最大温差为3.2℃,且等效热阻可维持在0.35 K/W以下;当热源置于侧边时,相比置于中间位置时的蒸汽扩散和液体回流路径较长,平板热管的热扩散性能下降;同时,与使用铝合金作为储热容器底部基板时的局部过热现象相比,采用相变储能平板热管的热控设计,可以将热源的热量进行均匀扩散,降低热流密度,从而表现出更好的温度均匀性,再通过相变储能的方式吸收热量,可以保证天线产品持续工作90 min时的结点温度控制在70℃。对于高纵横比的槽道式平板热管,需要进一步改良槽道的毛细结构,降低蒸汽扩散和液体回流路径的差异对热扩散性能的影响。