周期性分流微通道的结构设计及散热性能

微通道散热器在集成电路中具有重要应用,但目前传统的长直微通道散热过程导致温度不均匀,散热效率较低.本文设计了一种周期性分流微结构并与传统微通道进行集成,实现了一种高效率的周期性分流微通道散热器.基于以上周期性分流微通道,系统研究了单根微通道内微结构数目、微结构的排布方式及结构参数对其散热性能的影响.结果表明,引入的分流微结构可增大换热面积、打破原有层流边界层、促进冷/热冷却液混合、显著改善微通道散热性能.在100 W/cm2的热流密度下,入口端冷却液流速为1.18 m/s时,单根微通道内引入9组微结构后,其最高温度下降约24 K,热阻下降约44%,努塞尔数增大约124%,整体传热性能(PEC)达1.465.进一步地,微结构采用交错渐变的周期排布方式,沿流动方向逐渐变宽的扰流元使得冷却液被充分利用,减少了高/低温区的存在且缓解了散热面沿流动方向存在的温度梯度,压降损失相较于均匀排布也有一定程度的降低,有效提升了散热效率.本文提出的周期性分流微通道将在大功率集成电路及电子冷却领域中具有广阔的应用前景.     

混合板式换热器板通道的数值模拟研究

本文采用二维非稳态数学模型、周期性充分发展边界条件对混合板式换热器中的板通道内的流动和换热进行数值模拟。在Re=4407～22035工况范围内,计算了半圆型、半椭圆Ⅰ型和半椭圆Ⅱ型三种不同纵截面形状波纹板通道内的流动和换热性能。数值模拟结果分析表明,波纹通道内的流动会因为流体从凸面流向凹面时产生回流而形成涡,即产生扰动,强化了后面的换热,但同时增大了阻力。并得出半圆型通道换热最强,Nu为椭圆Ⅱ型的1.4倍;但其阻力最大,压降为椭圆Ⅱ型的1.9倍。     

微通道平行流换热器流量分配均匀性研究

微通道平行流换热器以其造价低、重量轻、结构紧凑、换热效果好等诸多优点,在化学工程、石油、制冷等领域均有广阔的应用前景,但是制冷剂流量分配不均匀等问题严重影响了平行流换热器的性能。通过在平行流换热器的基础上设计了一种新的分流板结构,以水为模拟工质,运用数值模拟比较增加分流板前后的各管道流量和总流量分布不均匀度。结果表明:增加分流板以后,各通道流量分布的均匀性能提高4%-20%,速度越大改善越明显,改善后其总流量分配不均匀度比改善前降低了36%～78%。     

SLM增材制造高通量微通道换热器结构优化设计

选择性激光熔化技术(SLM)的出现,给性能更高效、结构更复杂的微通道换热器制备提供了有力的技术支持.实验利用Fluent软件对不同长短轴比k、螺距L的单、双边椭圆纽带强化管进行了仿真计算,并采用PEC评价法评价换热器的综合性能.结果 表明:一定螺距的纽带强化管,雷诺数Re一定时,努塞尔数Nu和阻力系数f均随着长短轴之比...     

岐管式微通道冷却热沉的三维数值优化

微尺度传热是近几年来发展起来的一种重要传热技术,广泛应用于高集成度的电子器件的冷却。大功率半导体激光器的热沉积是限制其性能发挥和功率进一步提高的瓶颈。本文研究的热沉用于冷却一种以半导体激光条阵列为泵浦的大功率激光器,其10 mm×1 mm半导体激光条表面的热流密度高达400 W／cm2。本文对以无氧铜为材料、以水为冷却介质的微通道热沉的结构尺寸进行了优化设计。结果表明,热沉结构对热阻、泵功、半导体激光条表面温度分布有重要影响,其中微通道进出口宽度对泵功的影响最大。     

歧管式微通道流动特性的研究

岐管式微通道(MMC)热沉具有热阻小、结构紧凑、冷却液流量小、流速低、沿流动方向温度分布均匀等优点.本文针对以去离子水为介质的岐管式微通道(宽W=100 μm,深H=300 μm)的流动特性进行了实验研究,实验的雷诺数范围为5O～3500.结果表明工质在微通道内流态由层流向紊流转变的临界雷诺数提前,此外数值模拟结果与实验值也吻合较好.最后在实验基础上,拟合出工质在层流和紊流下的流动阻力经验关联式.     

微通道换热器在CO2制冷循环中的发展及特性分析

首先简要回顾了微通道换热器的发展历程,对前人进行的关于微通道换热器的换热特性研究和数值分析进行了分析,并且对以后微通道换热器性能改进和研究给出具体意见.最终得出结论,认为系统地了解微通道换热器各种各样的几何参数对换热和压降的影响,对于将微通道换热器成功地用于紧凑式换热器是非常重要的.     

基于纳米磁流体微通道内流动换热性能研究

为探究磁场强度和肋片高度对微通道内Fe₃O₄-H₂O纳米磁流体流动换热性能的影响,采用数值模拟的方法,以开放式间断微通道热沉为研究对象,在雷诺数为200到500之间展开数值模拟研究,模拟微通道内流体工质流动换热过程。结果表明：进出口压降随雷诺数的增大而增大,且随着磁场强度的增大,压降的增大趋势愈显著;微通道的换热性能随着磁场强度的增大,呈现出先增大后减小的趋势;通过增加肋片高度,可以有效的提高热沉的传热性能。研究发现,开放型微通道综合换热性能优于封闭型,在所研究的参数范围内,微通道肋片高度达到0.9 mm时,综合换热性能和均温性最佳。     

微通道换热器结露工况下的性能实验研究

微通道换热器因其换热效率高、制冷剂充注量小等特点,被广泛应用于汽车空调,但当其作为家用空调系统蒸发器使用时会因为结露而影响换热性能。该文以微通道换热器为研究对象,针对其结露工况下的换热性能进行实验研究,讨论结露前后空气进口状态参数及迎面风速对其换热性能的影响。通过研究发现,结露对空气进出口压降有很大影响,结露前后压降增幅127%以上;结露对空气侧换热系数同样存在较大影响,换热系数降幅约14.6%。     

微通道换热器流动和传热特性的研究

通过对微通道换热器流动和传热特性的研究,设计了实验方案并建立了相应的实验装置,结合流动、传热特性的相关准则,得出了雷诺数Re-摩擦系数f,雷诺数Re、普郎特数Pr-努谢尔特数Nu间关系的实验模型,并对该模型进行了分析。     

采用微通道换热器的分离式热管空调性能的试验研究

设计了基于微通道换热器的分离式热管空调系统,针对充液率、室内外温差以及冷凝器布置方式对空调性能的影响进行了试验研究。结果表明:高充液率和低充液率均会使分离式热管空调换热性能降低,系统最佳充液率为110%左右;室内外温差对分离式热管空调性能的影响显著,传热量随着温差的增大而增大,分离式热管空调传热量在20℃温差时比8℃温差时增加了348%;微通道冷凝器垂直布置时比平行布置时空调系统的充注量小,制冷量大。     

微通道换热器的研究进展及其应用前景

详细总结了微通道换热器的研究进展以及发展前景;概括阐述了微通道换热器具有的常规尺寸设备所无可比拟的优越性;从节约能源和占地面积的角度分析了微通道换热器的应用领域及前景。     

微通道换热器结露工况下的性能实验研究北大核心

微通道换热器因其换热效率高、制冷剂充注量小等特点,被广泛应用于汽车空调,但当其作为家用空调系统蒸发器使用时会因为结露而影响换热性能。该文以微通道换热器为研究对象,针对其结露工况下的换热性能进行实验研究,讨论结露前后空气进口状态参数及迎面风速对其换热性能的影响。通过研究发现,结露对空气进出口压降有很大影响,结露前后压降增幅127%以上;结露对空气侧换热系数同样存在较大影响,换热系数降幅约14.6%。     

电动汽车空调室外换热器空气侧流动换热模拟研究

采用数值模拟方法对室外微通道换热器翅片侧空气流动换热性能进行仿真计算, 探讨了在制冷工况下,不同百叶窗结构对微通道换热器空气侧传热及流动特性的影响. 结果表明j 因子的模拟结果与实验关联式之间的平均偏差在7.8% 以内,f 因子的平均误差在7.35 % 以内, 符合工程应用要求. 雷诺数较低时, 传热因子j 和阻力因子f 都随Fp 的增大而减小, 雷诺数较高时,Fp 对两者的影响不明显; 随着开窗角度增加换热器换热系数会呈现先增加后减小的趋势, 同时压降会随开窗角度的增大而有所升高.     

微通道换热器复合翅片的传热特性研究

研究了管径对微通道换热器传热性能的影响,并在百叶窗翅片的基础上开发了两种复合翅片。计算结果表明:在同一迎面风速下,1mm管径的百叶窗翅片Nu数分别比1.5mm和1.8mm管径的大4.8%~10.5%和24.6%~25.8%。JF值增加11%~15%和26%~28%,说明管径为1mm时微通道换热器的综合性能更好。与百叶窗翅片相比,百叶窗-三角翼复合翅片的换热系数减小1.9%~5.4%,但压降降低7.8%~12.7%,表明复合翅片是一种高效低阻翅片。     

基于结构性能连续性原理的多股流换热器通道排列优化

本文依据多股流换热器的通道排列的结构性能连续性原理,分别对四股流13通道和17通道空分用多股流换热器的结构性能连续性序列进行了生成.与此同时,将所有这些基于微小变化下的通道排列方式进行换热器的热计算.从得到的计算结果看到,各种微小通道排列布置差异的换热器对应的性能变化也是微小连续的,并且呈现出区域连续性,因此可以采用模拟退火算法进行进一步的多股流换热器通道排列的优化布置.     

板翅式换热器空气冷却侧传热性能的数值模拟

建立了板翅式换热器冷却空气侧锯齿翅片通道的稳态湍流数学模型,借助FLUENT软件进行了数值模拟,从各段翅片中部的切片与翅片上表面两个视觉角度给出了计算区域的流场、温度场、湍流强度、换热系数、压力等分布图形,计算结果有助于更好地理解锯齿翅片板翅式换热器的强化传热机理.     

基于梯度翅片换热器的热电发电系统性能研究

本文建立了热电发电系统(TEG)多物理场数值模型,并充分考虑换热器流体影响,综合研究了具有不同热侧换热器翅片结构的TEG系统性能。在雷诺数为1000~10000范围内,分析了流体沿程温度分布特征、泵功及热电发电模块的能量转换特性.所研究的三种翅片结构包括:全流道等高度直翅片(Fin-1)、下游强化梯度翅片(Fin-2)以及上游强化梯度翅片(Fin-3).研究表明,通道长高比及热电材料覆盖率一定,热电发电功率及转换效率随流量呈二次曲线变化关系,存在最匹配流量使得系统发电性能最佳。等高度直翅片对流量的变化敏感,随流量增大,则压损增大,导致系统净输出功率及发电效率无收益.而梯度翅片可以在更大范围内产生正收益;下游强化梯度翅片具有最佳的流体沿程温度均匀性,但沿程局部热阻却最大.综合考虑沿程局部热阻分布及泵功消耗,上游强化梯度翅片TEG系统净转换效率最高,因此局部热阻分布及泵功综合因素应为TEG内的换热器合理设计的关键。     

强化换热通道中扰流元场协同优化研究

对一种场协同式周期性强化换热通道进行了数值模拟研究,考察了折流翅片不同角度、不同间距对通道换热特性的影响。计算结果表明,翅片倾角增大或间距缩小均有利于换热强化。强化效果随Re数的增大而愈加显著。     

微通道换热器在制冷空调系统中的应用分析

2010年6月1日实施的新能耗标准进一步推动了制冷空调行业的升级,微通道换热器以其体积小、重量轻、结构紧凑、耐高压、热阻低、换热效果好等特点开始逐步在汽车制冷空调系统、家用和商用制冷空调系统中得以应用.然而,国内在该领域的研究比国外起步晚,理论和实验研究都比较缺乏.文中对微通道换热器在制冷空调系统中的应用研究进行了总结...