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電子設(shè)備的熱管理是電子行業(yè)的首要課題。微通道散熱器(MCHS)是電子冷卻應(yīng)用的最佳熱交換元件,具有高體積比。微通道散熱器(MCHS)的強(qiáng)化傳熱是目前研究的熱點(diǎn)。微通道散熱器的熱性能和水力性能的提高已經(jīng)有很多研究。本章著重介紹近期研究中用于MCHS的先進(jìn)傳熱強(qiáng)化方法。在本章中,介紹了幾何變化的性能增強(qiáng)MCHS、射流沖擊、相變材料(PCM)、作為工作流體的納米流體、流動沸騰、段塞流及磁流體動力學(xué)(MHD)。
電子元器件的熱管理是高效高能能源系統(tǒng)的主要關(guān)注點(diǎn)[1]。開發(fā)用于電子元器件熱管理的高效換熱散熱器是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。散熱器的小型化對電子設(shè)備技術(shù)的發(fā)展有顯著的影響,使電子設(shè)備體積緊湊,效率提高。散熱器的效率對電子系統(tǒng)的壽命和整體效率有很大的影響。微通道散熱器是一種新穎、高度緊湊的散熱產(chǎn)品,非常適合電子熱管理的應(yīng)用。高功率密度電子器件的性能和壽命很大程度上取決于其散熱能力。
提供了一種諸如MCHS的高效吸熱裝置,提高了電子部件的性能。MCHS還用于LED冷卻、燃料電池、冷凍、燃燒器、化工、食品等許多其他用途。許多關(guān)于MCHS的文獻(xiàn)描述了該技術(shù)的冷卻能力。
S.G.Kandlikar和W.J. Grande | Mehendale等人 |
常規(guī)通道:Dh < 43 mm | 常規(guī)通道:Dh < 46 mm |
微通道:0.2 mm < Dh < 3mm | 緊湊的通道:1毫米< Dh < 6毫米 |
微通道:10 μm < Dh < 200 μm | 中孔道:0.1 mm < Dh < 1mm |
過渡通道:0.1 μm < Dh < 10 | 微通道:1 μm < Dh < 100 μm |
1996年至2019年對微信的研究增量
通過提供一種有效的吸熱裝置,例如MCHS。MCHS還應(yīng)用于LED制冷、燃料電池、制冷、燃燒器、化工、食品等領(lǐng)域。許多關(guān)于MCHS的文獻(xiàn)顯示了該技術(shù)的能力。
微尺度通道的分類不同于傳統(tǒng)的考慮通道水力直徑的流動通道。文獻(xiàn)有很多分類。許多作者遵循S.G.Kandlikar和W.J.Grande[7]、S.S.Mehendale等人給出的分類,如表1所示。
微通道散熱器于1981年首次開發(fā)用于電子冷卻用途,有硅制矩形截面通道。當(dāng)1cm2面積[9]的熱流密度為790W/cm 2時,觀察到最大熱阻為0.09c/W。從那時起,在微通道幾何形狀、表面粗糙度、通道寬度高比、工作流體、基材等的改進(jìn)方面,人們做了大量的工作來改善微通道的流體流動和傳熱性能。為了對磷化銦(InP)[10]制造的二極管激光器陣列進(jìn)行熱管理而開發(fā)的MCHS熱阻為0.070C/W。結(jié)果表明,流道的水工直徑和寬度高度對流道的熱工性能和水工性能有顯著影響。起初,很少有研究認(rèn)為傳統(tǒng)的關(guān)聯(lián)和理論不適用于微、微通道。最終,研究人員消除了這些模糊性,得出結(jié)論:微通道尺寸測量的不精確性是傳統(tǒng)相關(guān)方法產(chǎn)生結(jié)果偏差的主要原因。實(shí)驗(yàn)中的不確定性。
直徑測量的不確定度占主導(dǎo)地位,泊松葉數(shù)的測量偏差可能達(dá)到20%。在該分析中,微尺度沖程流的自由(泊葉數(shù))數(shù)據(jù)和宏觀沖程流的偏差可以忽略。溝道寬度和溝道高度的不確定度為3%,摩擦系數(shù)[13]的計(jì)算不確定度為21%。除了測量誤差之外,電雙層效應(yīng)、入口效應(yīng)和入口效應(yīng)也是造成壓降偏差的可能原因。有人開發(fā)了一種強(qiáng)化熱表征方法來發(fā)現(xiàn)MCHS中可能存在的不精確性和局部熱。圖1表示當(dāng)年以來微信道的研究增量1996年至2019年