自湿润流体流动传热机理及高效振荡热管特性研究

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1、考询ri3人SouthChinaUniversityofTechnology博士学位论文自湿润流体流动传热机理及高效振荡热管特性研究作者姓名胡艳鑫学科专业化学工程指导教师汪双凤教授所在学院化学与化工学脘论文提交日期2015年5月Researchonflowandheattransfermechanismofself-rewettingfluidandcharacteristicsofefficientoscillatingheatpipeADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorofPhilo

2、sophyCandidate：HuYanxinSupervisor：Prof.WangShuangfengSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TK124学校代号：10561学号：201110103784华南理工大学博士学位论文自湿润流体流动传热机理及高效振荡热管特性研究作者姓名：胡艳鑫指导教师姓名、职称：汪双凤教授申请学位级别：工学博士学科专业名称：化学工程研究方向：传热与节能工程论文提交日期：2015年6月3日论文答辩日期：2015年6月1日学位授予单位：华南理工大学

3、学位授予日期：2015年月日答辩委员会成员：主席：丁静委员：邓先和、蒋方明、汪双凤、张立志华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研宄成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：钟策j叙日期:月

4、日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识

5、产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在_____年解密后适用本授权书。0不保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方

6、框内打“V”）作者签名：B期/指导教师签名：1^61/^曰期:6J摘要随着微电子领域的高速发展，电子元件的热管理已成为一个亟需解决的重要问题。热管技术因其高效换热能力成为解决电子散热问题的有效途径。通过探求不同工质对热管热输送性能的影响，找出性能优越的工质是最为直接有效的办法之一。而自湿润流体作为一种新型工质，因具有自发润湿高温烧干区域的特性，能有效延缓烧干现象，起到强化相变传热的效果而引起广泛关注。目前对自湿润流体流动沸腾传热机理的研究还属于起步阶段，大部分的研究属于对自湿润流体强化传热现象的研究分析，然而考虑到影响自湿润流体传热机

7、理因素的复杂性，有必要对自湿润流体的流动与传热机理进行深入研究。对此本论文将从自湿润流体的制备入手，选定长碳链的醇水溶液作为研究对象。通过热物性研究发现，醇水自湿润流体的表面张力与温度的关系表现出其独特的相关性。受到表面张力梯度的影响，引起Marangoni对流效应，使自湿润流体在加热过程中能够自发地润湿高温端，起到强化传热，提高烧干极限的作用。随着溶液中庚醇组分的浓度增加，溶液的静态接触角逐渐变小，表明溶液的润湿性越好。通过杨氏方程对其动态接触角进行分析可知，自湿润流体作为工质时，在微铜管中所受的毛细阻力只有纯水的22%-83%。为

8、明晰自湿润流体强化沸腾传热，提高烧干极限的机理，搭建了自湿润流体沸腾实验研究平台。实验中以不同浓度的庚醇水溶液作为研究对象，对水平放置的金属铂丝进行加热，并作为热源放入庚醇水溶液中，探究其池沸腾现象。实验研究其不同过冷度下的临界热流密度值，并以高速摄影仪记录下其相应的沸腾特征。通过对比其沸腾特征，观察铂丝上的气泡联合现象、气泡尺寸以及微小气泡沸腾现象等，结合理论分析，明晰自湿润流体的各种沸腾特征与强化传热，提高烧干极限之间的内在联系。将自湿润流体应用到热管当中，以实验研究其强化传热效果。首先对具有毛细结构回流作用的烧结铜管进行实验研究

9、。随后研究了自湿润流体在无毛细结构的振荡流热管中热输送性能，并与工质水进行对比，实验研究其强化传热效果。实验中对不同管内径（0.4mm、0.8mm以及1.3mm）以及不同热输送长度（100mm、150mm以及200mm）