【摘 要】
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喷雾冷却是一门新颖的冷却技术,它具有换热效率高、换热均匀、适用性广、节省冷却介质等突出优点而备受人们的关注。尤其在电子领域,随着大功率集成电路的发展,喷雾冷却作为
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喷雾冷却是一门新颖的冷却技术,它具有换热效率高、换热均匀、适用性广、节省冷却介质等突出优点而备受人们的关注。尤其在电子领域,随着大功率集成电路的发展,喷雾冷却作为下一代散热方式而成为国内外研究的热点。本文在前人研究的基础上,对喷雾冷却平面和圆筒冷却机的换热特性进行了研究。对于平面冷却,首先建立了一个三维的喷雾换热模型,然后通过仿真研究其换热特性并推导出一个新的换热关联式。研究的结果表明,随着喷雾高度与换热面大小的变化,换热方式会发生了改变,关联式发生分段;随着换热面温度的升高,冷却介质内部相变换热量与总换热量的比值与换热面温度近似成线性关系。对于圆筒冷却机的冷却,首先进行了实验研究。通过调节物料的温度,喷雾的流量,圆筒的转速研究圆筒外壁面温度分布以及物料的热流密度变化规律。结果表明,由于筒壁导热性较差,圆筒外表面温度较物料温度低的多;提高物料温度,筒壁温度显著升高,换热效率增大;圆筒转速对外壁面平均温度的影响较小,但转速越快,温度的均匀性越好;随着喷雾流量的增大,系统换热能力增强,但增长幅度会逐渐降低。本文还通过仿真研究了喷嘴的位置,圆筒的转速和倾角,筒体的材质等参数对圆筒冷却机换热的影响。在仿真下,壁面温度和喷雾液膜的分布得到了直观的显示。结果显示,对于单喷嘴,喷雾的位置对换热具有重大影响,当喷嘴处于圆筒正上方时,液膜分布最为均匀,换热效果最好;圆筒与水平面之间的倾角越大,液膜分布的均匀性越差,换热效率降低;当筒体材质导热性较好时,圆筒转速对壁面温度的分布具有显著的影响,当导热性变差时,圆筒转速对壁面温度的影响减小。
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