表面润湿性能对换热元件传热性能的影响开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

随着时代与社会的发展,电子设备有越来越广泛的种类及应用,其集成度也越来越高。

电子器件的工作性能受环境温度的影响,因此对温度的控制是其稳定工作及工作寿命得以保证的关键。

微通道换热技术的出现很大程度上解决了电子器件的散热问题,但是它的流动阻力较大,导致其换热效果并不是最佳的,因此设计高性能微通道换热元件来冷却散热机构迫在眉睫。

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2. 国内外研究现状分析

关于表面润湿性能对换热元件传热性能的影响,国内外研究者从各方面进行了深入地探索。

其中一部分包括了冷凝实验和涉及到沸腾传热的试验,冷凝和沸腾过程的实验都涉及到相变问题,可统称为有相变实验;另一部分就是没有涉及到相变的单相冷却或加热实验。

罗小平等[1]利用化学浸泡的方法对铝基微通道换热器的表面进行改性,分别制备出超亲水、超疏水以及普通表面,然后过程中采用沸腾传热的方法进行实验,期间改变实验热流密度,最后分析实验结果得知,超疏水表面在较低热流密度下的传热效果比另外两种表面的传热效果好,其传热系数可比普通表面高出31.6%;在高热流密度下,超亲水表面表现出了较强优势,其传热系数可比普通表面高出20.6%;继续提高热流密度,超疏水的传热特性甚至会出现低于普通表面的情况。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:流动介质在固体表面流动实现传热传质的过程中,换热元件表面润湿性能是影响热量传递的一个重要因素。

为了研究表面润湿性能对微通道换热元件流体流动与传热的影响,本文先选取与微通道材料相同的铝板(6061),采用化学刻蚀的方法制备了多组亲水性样品,通过测试样品表面接触角,研究CuCl2溶液浓度、浸泡时间对亲水性的影响;然后以样品实验数据为参考,选取两组不同的CuCl2溶液浓度、浸泡时间对微通道表面进行处理,获得两种亲水性更强的微通道;最后对比未处理表面的微通道,设计实验系统,分别对三种微通道进行传热与流动试验,研究了不同接触角的微通道传热系数与压降,分析了表面润湿性能对微通道换热元件的影响规律。

研究计划:第1~2周:收集资料,文献查阅、翻译。

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4. 研究创新点

本课题制备多组亲水性表面,并探索各表面的传热特性,进一步揭示何种表面润湿性对传热更有利,将会为工程提供理论依据和资料。

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