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摘要高热流密度电子设备对散热提出了更高的要求，建立以机械泵为驱动力的射流冲击相变冷却新型系统，通过实验测试射流冲击相变冷却系统的换热特性，并与单相冷却系统的换热特性进行比较。结果表明，机械泵射流冲击两相冷却系统对于大功率电子设备而言是一种非常有效的冷却手段，通过与单相冷却系统换热性能的比较，表明两相冷却的换热特性在各方面都优于单相冷却系统。由于使用了机械泵，使得系统具有能耗低，温度控制精度高的特点，在启动和控制方面具有明显优势，更加适应于复杂回路高热流密度的散热任务。7894
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关键词 高热流密度；机械泵；射流冲击；相变冷却
毕业设计论文外文摘要
Title The High Heat Flux Injection Phase Change Cooling Technology Research
Abstract
The high heat flux electronic equipment has put forward the higher requirements of cooling nowdays.Making mechanical pump as the driving force of the new jet impingement phase change cooling system.In the experiment we use experimental test to measure jet impingement heat transfer characteristics of phase change cooling system,and comparing with the single-phase cooling system heat transfer characteristics.The results show that the mechanical pump jet impingement cooling system for the high-power electronic devices is a very effective means of cooling,by comparison with the single-phase cooling system heat exchanger performance,indicating that the two-phase cooling heat transfer characteristics in all respects are superior to the single-phase cooling system. Due to the use of a mechanical pump,the system has lower energy consumption, higher precision of temperature control, a clear advantage in the start-up and control,better adapted to the heat transfer at high heat flux of complex circuits task.
Keywords High heat flux; mechanical pump; jet impingement; Phase change cooling
目 次
1 绪论 1
1.1 高热流密度两相冷却技术的意义 1
1.2 两相冷却装置及原理 2
1.3 两相冷却装置国内外研究动态 5
1.4 两相冷却系统对比 8
1.5 本论文的主要内容 10
2 射流冲击两相冷却机理及实验装置和原理 11
2.1 冲击射流及类型选择 11
2.2 实验装置及原理 11
3 实验方法及实验过程 15
3.1 使用的仪器设备 15
3.2 试验方法 17
4 实验误差分析 18
5 实验数据及数据分析 18
5.1 研究工质质量流量对系统换热性能的影响 18
5.2 研究工质流速变化对系统换热性能的影响 21
5.3 与单相冷却系统比较，分析相变冷却系统的强化传热特性 23
5.4 分析系统的散热稳定性 25
结 论 26
致 谢 27
参 考 文 献 28
1 绪论
1.1 高热流密度两相冷却技术的意义
随着科技的突飞猛进，当前许多的科技前沿技术都应用了大功率的元器件。大功率元器件的应用遍及了生活、生产乃至国家安全的各个层面。但是自半导体器件问世以来，电子元器件向小型化、微小型化、高集成化和高性能能方向发展，新型材料（如SiC和CaN）的出现和应用,随之带来的问题是高热流密度电子元器件产生大量的热量，严重影响其运行的稳定性和系统的可靠性。大功率电子元器件的高能耗和散热问题凸显，其热控问题已成为制约其发展的瓶颈，电子元器件性能的改善、运行功率的增加、结构的小型化和集成度的提高等都直接取决于其热控问题的解决。例如芯片的冷却性能实际上限制了芯片最大的工作频率，也就是说芯片工作频率的提高必然带来其产热量超出以往水平，而另一方面，电子器件工作在 水平时，温度每增加一度，其可靠性就降低25%。因此，如何将极高的产热量有效地排散掉，并将芯片温度保持在较低水平已成为一个亟待解决的问题。事实上不仅对于计算机芯片，对于航空电子设备、功率电子设备、光电器件以及近年来发展迅速的微电子机械系统、生物芯片等电子器件都有存在类似的广泛而迫切的散热冷却需要，有的情况下要求甚至可能更高，如一些微系统的热流密度已高达 [1]。