研究目的
研究涂覆硅纳米线(SiNWs)的硅基歧管微通道散热器中去离子水两相沸腾流动模式所涉及的热传递、压降及流动不稳定性特性,并与普通壁面器件进行对比。
研究成果
与普通壁面微通道相比,涂覆硅纳米线(SiNW)的歧管微通道既能增强热通量耗散能力,又能降低压降。即使采用强化表面,歧管微通道设计也比传统二维微通道设计具有更优异的流动不稳定性抑制能力。要实现更高热通量的测试,还需对加热段进行进一步优化。
研究不足
所达到的最大热通量受限于温度传感器的最高耐温值。测试过程中表面亲水性的逐渐退化表明,在实际应用中制造稳健的微通道冷却装置时需谨慎对待。
1:实验设计与方法选择:
构建了一个闭环实验系统进行两相流沸腾实验。该系统由两个主要回路组成:实验回路和冷却回路。一个自主设计的管式换热器将两个回路连接起来,同时在实验回路中充当液体储罐。
2:样本选择与数据来源:
测试流体为去离子水,在所有测试前通过流动回路进行脱气处理。
3:实验设备与材料清单:
制冷/加热循环器(ANOVA-A40)、磁驱齿轮泵(Micropump A-Mount)、Swagelok 0.5微米在线颗粒过滤器、液体流量计(SLQ-QT500,Sensirion)、高精度数字可编程电源(BK Precision XLN30052)、美国国家仪器公司的数据采集系统(NI DAQ)以及与K2型长距离显微镜集成的高速摄像机(Phantom M310)。
4:0)、磁驱齿轮泵(Micropump A-Mount)、Swagelok 5微米在线颗粒过滤器、液体流量计(SLQ-QT500,Sensirion)、高精度数字可编程电源(BK Precision XLN30052)、美国国家仪器公司的数据采集系统(NI DAQ)以及与K2型长距离显微镜集成的高速摄像机(Phantom M310)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:测试流体在流动回路中循环,加热至所需入口温度后进入主测试段,然后以小增量向测试??槭┘拥绻β省4锏轿忍跫?,记录数据供后续处理。
5:数据分析方法:
利用傅里叶定律和一维热传导方程,根据加热铜块中测量的三个温度计算芯片的热通量。
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获取完整内容-
refrigerating/heating circulator
ANOVA-A40
To condense the evaporated gas in the cooling loop.
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magnetic-driven gear pump
Micropump A-Mount
To circulate the deionized water through the flow loop.
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inline particulate filter
Swagelok 0.5 micron
To eliminate possible particles in the system.
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liquid flow meter
SLQ-QT500
Sensirion
To measure the volumetric flow rate.
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digital programmable power supply
XLN30052
BK Precision
To apply electrical power to the test module in small increments.
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data acquisition
NI DAQ
National Instruments
To collect all temperature, pressure, and heating power data throughout the experiment.
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high-speed camera
Phantom M310
To record the flow pattern during the two-phase boiling to study bubble dynamics.
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long-distance microscope
Model K2
Integrated with the high-speed camera to record the flow pattern.
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pressure transducers
Omega PX409
Installed at the inlet and outlet ports of the test module to measure pressure.
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resistance temperature detectors
RTDs
Installed at the inlet and outlet ports of the test module to measure temperature.
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dry block temperature calibrator
ThermCal 400
To calibrate the thermocouples.
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optical profilometer
Vecco NT 9109
To measure the thickness of the thermal paste layer.
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