絲網(wǎng)熱管-換熱性能的實驗研究

轉自天津工業(yè)大學學報

摘 要：

為研究納米流體工質的絲網(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. 實驗采用 SiO2 納米流體為工質，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)熱管的熱阻進行了研究. 研究表明：絲網(wǎng)熱管在充液率為60%、質量分數(shù)為 1%、傾角為 30毅以及納米粒徑為 30 nm 時，換熱性能處于最佳. 研究結果為 SiO2 納米流體工質在熱管散熱器中的運用提供理論依據(jù).

關鍵詞：

絲網(wǎng)熱管；換熱性能；SiO2 納米流體；熱阻；充液率

電子設備的高效散熱一直是現(xiàn)代傳熱學研究的主要內容之一. 研究和實際應用表明，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]. 隨著電子設備功率的進一步增加，傳統(tǒng)的依靠肋片、風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.熱管技術由于其高導熱性及優(yōu)良的等溫性等優(yōu)點[2]，而被逐漸應用于電子設備散熱領域. 熱管是依靠自身內部工質的相變來實現(xiàn)傳熱的，低導熱系數(shù)的換熱工質已成為研究新一代熱管高效冷卻技術的主要障礙之一[3]. 因此，提高工質的換熱性能已成為現(xiàn)代高效傳熱的一個重要研究方向. 在液體中添加金屬或非金屬的納米顆粒是提高工質導熱系數(shù)的一個重要途徑。

“納米流體”的概念是由美國國家實驗室研究員 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 [4]
. 納米流體導熱系數(shù)受到納米顆粒的種類、質量分數(shù)、粒徑大小等因素的影響，從而對工質導熱系數(shù)產(chǎn)生變化. 目前對于以 SiO2 納米流體為熱管工質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，改變工質的充液率、質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 納米流體為工質的熱管在電子設備散熱中的應用提供理論依據(jù).

結 論

本文采用 SiO2 納米流體作為工質，分別對在不同充液率、不同質量分數(shù)、不同傾角以及不同納米粒徑條件下進行了絲網(wǎng)熱管的換熱特性實驗. 研究表明：納米流體在充液率 60%、質量分數(shù)為 1%、傾角為30度、納米粒徑為 30 nm 時，絲網(wǎng)熱管的換熱性能最佳. 研究結果可以為 SiO2 納米流體應用于電子設備的散熱提供設計參考.

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