【摘 要】
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随着高热流密度电子设备及快速冷冻技术的发展,寻求快速散热的方法成为了人们密切关注的焦点。闪蒸喷雾由于其在喷射环境下能完成快速蒸发,其传热效率比普通喷雾要高很多。薄液膜蒸发由于其独特的蒸发机理,其蒸发传热效率要高于普通蒸发传热。基于薄液膜蒸发原理,结合液氮闪蒸喷雾创造一种快速散热方法。本文对液氮闪蒸喷雾及液氮在微结构上蒸发过程进行了可视化实验研究,并结合传热实验,探求其内在传热机理,为解决快速散热问
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随着高热流密度电子设备及快速冷冻技术的发展,寻求快速散热的方法成为了人们密切关注的焦点。闪蒸喷雾由于其在喷射环境下能完成快速蒸发,其传热效率比普通喷雾要高很多。薄液膜蒸发由于其独特的蒸发机理,其蒸发传热效率要高于普通蒸发传热。基于薄液膜蒸发原理,结合液氮闪蒸喷雾创造一种快速散热方法。本文对液氮闪蒸喷雾及液氮在微结构上蒸发过程进行了可视化实验研究,并结合传热实验,探求其内在传热机理,为解决快速散热问题提供新思路。本文利用高速相机对液氮闪蒸喷雾的喷雾过程及液氮在微结构上的蒸发过程进行了可视化。研究发现,随着喷射压力的增大,喷雾锥角锥角也随着增大,喷雾形态的变化也越快。喷射压力较小时,冷却表面的中心点处被液氮淹没。液氮喷射到微结构上,其能很好吸附在微结构上并形成薄液膜。并且观察到微槽道上的液氮量对其蒸发传热现象有很大影响,存在最佳液氮量。在液氮闪蒸喷雾在微结构上的传热实验中,采用光纤激光刻蚀机加工出不同特征尺寸和不类型的微结构表面,并对其微结构尺寸进行了表征。本文主要研究了不同喷射条件下闪蒸喷雾在微结构上的传热性能和不同微结构对其传热特性的影响。研究发现喷射距离在1mm～30mm的范围内,随着喷射距离的增加,传热性能首先缓慢增加后逐渐减小,存在最佳喷射距离。随着喷嘴温度的下降,传热性能变差。随着喷雾流量的增大,传热性能总体变好,中心区域受喷雾形态的影响很大。随着特征尺寸的减小,传热性能变好,有微结构表面的传热性能都比光滑表面的要好。研究发现六边形微结构的传热性能最好。
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