流體橫掠微針肋熱沉內(nèi)流動(dòng)與傳熱特性研究.pdf

1、微流體和微熱力系統(tǒng)的發(fā)展要求能冷卻高熱流密度的微型熱沉的出現(xiàn)，微通道作為一種極其緊湊的換熱器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各方面。雖然現(xiàn)有的微通道領(lǐng)域仍存在許多值得研究的地方，但是我們還是對(duì)研究更高更復(fù)雜的傳熱系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn)。作為平板微通道的一種擴(kuò)展形式，本文對(duì)具有微針肋結(jié)構(gòu)的熱沉進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 本文首先設(shè)計(jì)制作了一組流體橫掠式微針肋熱沉，并采用實(shí)驗(yàn)的方法，以去離子水為實(shí)驗(yàn)工質(zhì)，對(duì)熱沉內(nèi)流體的流動(dòng)阻力和傳熱性能進(jìn)行了研究。 研究結(jié)果表

2、明，現(xiàn)存宏觀尺寸的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式不能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)微針肋熱沉的壓力降和努謝爾特?cái)?shù)；微針肋熱沉的摩擦阻力系數(shù)．廠隨著雷諾數(shù)Re的增加而減小，但它的減小幅度比宏觀尺度平緩的多；低Re時(shí)，流體繞流肋柱時(shí)流動(dòng)截面的不斷變化和流線的彎曲是造成壓力降的主導(dǎo)因素，隨著Re的增大，壁面效應(yīng)逐步凸現(xiàn)；相同肋密度和Re下，有低高徑比(H/D)肋的實(shí)驗(yàn)件有較大的f，菱形肋柱比圓形肋柱．廠要大。實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的微針肋熱沉對(duì)流換熱系數(shù)最高可達(dá)2.4×10<'5>W/(m<'

3、2>·K)隨著Re的增大，對(duì)流換熱系數(shù)也增大，但增大趨勢(shì)在高Re時(shí)逐步減緩。與宏觀尺度下的研究結(jié)果不同，在定Re下，對(duì)流換熱系數(shù)隨著熱流密度的增加而增加。在定流量下，密集的長肋柱熱沉換熱性能較好，在定壓降下，稀疏的短肋柱熱沉換熱性能占優(yōu)，定泵功下，兩者換熱性能接近，但短肋柱熱沉略優(yōu)。在總熱阻中，對(duì)流換熱熱阻影響下降，由于流體吸熱溫升造成的熱阻成為總熱阻的主要組成部分。 微針肋熱沉可在小的傳熱溫差下實(shí)現(xiàn)高熱流密度的冷卻。從研究結(jié)果