本文介绍了由于每个支腿上只有一个通道的模型微通道板式热交换器通道之间流量分布不均而导致的通道堵塞问题。热交换器的每个支腿包含 51 个平行的矩形微通道,四个水力直径分别为 461 µm、571 µm、750 µm 和 823 µm。此外,还研究了一种更复杂的几何形状,为了打破发展长度,加入了倾斜的横向切口。使用高速摄像机记录了 51 个平行通道中质量通量从 18.67 到 277.76 kg/m2s 的液相转变时刻(工作介质:水)。各个通道中的雷诺数 Re 从 10.76 到 90.04。本文讨论了在存在不均匀分布的情况下质量通量与微通道尺寸之间的关系。已经显示了质量通量中存在阈值,低于该阈值时会发生这种现象。已经记录并详细描述了两种通道阻塞机制。还创建了其中一个包含扩展几何的微尺度变体。
摘要 如今,对笔记本电脑、手机等许多电子设备的需求量很大。由于持续运行,此类电子元件产生的热量增加。尽管微型冰箱、微电子、微型热管扩散器、燃料处理生物医学和航空航天会产生热量,但实施微通道可能是一个很好的解决方案。因此,已经进行了几项研究,通过使用微通道散热来提高此类持续运行的电子设备的性能。在本研究中,对水力直径为 253 µm、长度为 63 mm 的圆形微通道进行了实验和数值研究,在恒定壁温条件下,将微通道浸入恒温油中,水被迫通过总共 5 个微通道。对各种流速进行的实验表明,对于所考虑的流速,微通道对传热速率有显著影响。通过 COMSOL 5.1 软件获得的数值结果与实验结果吻合良好。观察到,传热系数随雷诺数增加而增大,而摩擦系数随雷诺数减小。根据数值和实验结果,建议采用摩擦系数和努塞尔特数的经验关联来合理估计微通道中的传热。
本文介绍了由于每个支腿上只有一个通道的模型微通道板式热交换器通道之间流量分布不均而导致的通道堵塞问题。热交换器的每个支腿包含 51 个平行的矩形微通道,四个水力直径分别为 461 µm、571 µm、750 µm 和 823 µm。此外,还研究了一种更复杂的几何形状,为了打破发展长度,加入了倾斜的横向切口。使用高速摄像机记录了 51 个平行通道中质量通量从 18.67 到 277.76 kg/m2s 的液相转变时刻(工作介质:水)。各个通道中的雷诺数 Re 从 10.76 到 90.04。本文讨论了在存在不均匀分布的情况下质量通量与微通道尺寸之间的关系。已经显示了质量通量中存在阈值,低于该阈值时会发生这种现象。已经记录并详细描述了两种通道阻塞机制。还创建了其中一个包含扩展几何的微尺度变体。
“能量通量的概念。”三种传热模式:传导、对流和辐射。传导和对流之间的耦合(现象学方法和传热系数的引入)。“稳态条件下和固定系统的稳态能量平衡。”稳态热传导的线性模型:热阻和热导率、翅片的模型和近似、理想和无限翅片的特殊情况。”不透明体和透明介质的概念。光谱和方向强度以及辐射通量。辐射通量的第一个表达式。”涉及辐射通量的边界条件。 “平衡辐射。光谱和方向吸收率、反射率和发射率。发射、吸收和辐射通量。辐射传输的简单模型。 “非稳定传导(热扩散现象)的物理学;特征时间和长度。维度分析。傅立叶数和毕奥数的物理解释和应用。半无限壁模型(或短时响应模型)。热信号的光谱分析。固定频率下的扩散现象退化为传播。有限系统的建模。 “热强制对流的维度方法。机械和热边界层的定性概念。雷诺数、普朗特数和努塞尔特数。外部和内部对流的经典方法(仅限于充分发展的状态)。层流-湍流过渡。水力直径的概念。
A c 横截面积,[ m 2 ] A s , A h 总传热面积,[ m 2 ] β 表面密度,[ m 2 /m 3 ] 或整体压力梯度,[ Pa/m ] C p 恒压比热,[ J/ ( kgK )] Co 库仑数 d h 水力直径,[ m ] δ 翅片厚度,[ m ] ϵ 热交换器效率或湍流耗散,[ s ] 或翅片间距比 f c 核心摩擦系数 f 扇形 扇形摩擦系数 f 频率,[ Hz ] 或 Forschheimer 摩擦系数 G 质量流速,˙ m/A c , [ kg/ ( m 2 s )] γ 波纹间距比 h 对流膜系数 [ W/ ( m 2 K )] h f 压力损失,[ m ] η 0 , η f二次传热表面的有效性 j 科尔本系数 K c 入口损失系数 K e 出口损失系数 k 湍流动能,[ J/kg ] 或材料的热导率,[ W/ ( mK )] L , l 长度或翅片长度,[ m ] LMTD 对数平均温差,[ K ] M 马赫数 ˙ m 质量流量,[ kg/s ] µ 动态粘度,[ Pa · s ] N st 斯坦顿数 Nu 努塞尔特数 ν 运动粘度,[ m 2 /s ] P 周长,[ m ] 或流体压力,[ Pa ] Pr 普朗特数 Re 雷诺数 ρ 密度,[ kg/m 3 ] Q 或 ˙ Q 传递的热量,[ W ] Q 平衡 热交换器流之间的热平衡 Q 热 热交换器热侧发出的热量,[ W ] Q 冷热交换器的冷侧,[ W ] φ 流动面积与面面积之比或标准偏差 T 温度,[ K ] U 总传热系数 [ W/ ( m 2 K
摘要:本文重点研究了带有矩形实体翅片的组合式混合微通道散热器的数值优化。轴向长度和体积固定,外部结构可以变化。模拟是在微通道散热器的基本单元上进行的。优化的目的是找到内部和外部配置中的最佳几何排列,以使微通道散热器中的峰值温度最小化。假设微电子电路板设备在单元底壁上散发 250 W/cm 2 的高密度均匀热通量。计算流体动力学代码用于离散化流体域并求解一组控制方程。讨论了水力直径、外部结构形状和流体速度对峰值温度和全局热阻的影响。雷诺数范围为 400 至 500 的冷却剂或水以强制对流层流的形式通过计算域的入口引入,以去除矩形块微通道底部的热量。结果表明,当流体速度在微散热器轴向长度上从 9.8 m/s 增加到 12.3 m/s 时,从组合散热器底部移除的热量更多。结果表明,在带翅片的组合微通道中,泵功率增加了 37.1%,而在无翅片微散热器中增加了 27.2%。研究结果与公开文献中关于具有圆形流道的传统微散热器的记录相符,趋势一致。关键词:微通道结构、配置、组合微通道和微翅片 [2022 年 11 月 14 日收到;2023 年 4 月 4 日修订;2023 年 4 月 14 日接受] 印刷 ISSN:0189-9546 | 在线 ISSN:2437-2110