平板紧凑式回路热管的高效性实验研究。翻译.doc

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1、平板紧凑式回路热管的高效性实验研究。翻译平板紧凑式回路热管的高效性实验硏•究摘要：对铜■水LHP平板蒸发器进行深入实验研究，其内连接管内径5mm,平板尺寸30mmX30mmX15mmo蒸发触发启动用一个经过精心设计的试验系统，对LHP在不同热负荷下的启动过程进行研究并对现象所反应的机理进行探索。提出两种主要模型：沸腾触发启动和蒸发触发启动来解释不同热负荷下的启动差异。此外，提出了描述多孔芯减缩弯月面的表述來平衡LHP随热负荷上升不断增大的压降。最后，深入研究了在不发生干涸情况下,LHP如何在600w以上的热负荷情况下工作(热流密度大于100w/cm2).关

2、键字：电子冷却回路热管平板蒸发器启动稳态高效引言源自于高功率超级计算机、航空电子军用设备、通信单元、光电设备的热负荷超过100W/cm。这些高功率电子芯片的散热处理方法各有不同[3]2也2]【匕2】。.最好选用何种方法取决于一系歹!J因素，诸如热效率、可靠性、噪咅问题、制作成本、微型化潜能等【3】。LHP作为一种高效的传热装置呈现出独一无二的冷却特性对电子冷却具有很好的应用前景【4】。Maydanik等人总结出冋热管装置在电子冷却装置屮的一些优势：(i)相应维度较高的换热容量，(ii)重力场中各个方向运行的高效性(i)较低的热滞后性；(ii)灵活组装；(i

3、ii)考虑距离内高的热负荷。对于一个连接管直径为6-8mm的冋路热管，热滞后率不会超过0.05_C/W⑷•介于以上提到的LHP在电子冷却中的优点，LHP得到世界范围内学校和工业领域追求微型化高效LHP的兴致。如Maydanik[4]所说，不同电子冷却装置的散热要求不断提升，随着LHP的微型化使得其对于高热功率的电子装置來说成为较冇前景的散热装置。已经有大量的论文或者书对回热管的运行机理和特性进行详细的描述[5-8][4][4]o基的來说，根据蒸发器冷凝器间的连接管，回热管装置可被粗略分为5种。根据连接管对冋热管装置效率的影响程度，可分为：(i)微型LHPs

4、,连接管的水力直径dh川nesW1mm;(ii)小型LHPs,1mm<dh川nesW3mm;(iii)紧凑式LHPs,3mm<dh川nesW5mm;(iv)中等LHPs,5mm<dh川nesW10mm;(v)大型超大型LHPs’dh川nes>10mm.o一些早期的回热管微型化研究集中于圆柱形蒸发器和鞍面的电子冷却装置冷却的高效性[9-11][9-11J.ZJ-于这些典型的小型回热管，非常小的蒸发器直径和连接管把换热容量限制在25-30W范围内热滞后率在0.3-1.2_C/W范围内。.空气冷却式冷凝装置的热滞后率由空气流速决定并可高达

5、1.7-4_C/W[9-11].RiehlandSiqueira[12]得出带外直径9mm长67mm的圆柱蒸发器气液管路内直径2.85mm的不锈钢、丙酮的LHP,热负荷为20W时热滞后率为0.09.C/.最大热容量接近80W[17].Vasiliev等人.[13]获得一种制作紧凑式回热管蒸发器孔芯的先进方法[13]。据称LHP的圆柱形蒸发器长334mm外径18mm,可在低于100°C水平时可保持900W的热负荷。除以上提到的带有鞍面的圆柱形蒸发器，还有新的不同种类被研发出来，它们用固定装置直接与被冷却的芯片接触。Booa和Chung[14]获得水平位置最大

6、热负荷为87W,平板蒸发器冇效换热面积40X50mm2,厚度30mm热滞后率为0.65°C/W[14]oDelil等人得出一个平板圆盘式蒸发器直径44mm厚度22mm的回路热管最大热负荷120W在不同方向的热滞后率从0.62°C/W到1.32°C/W变化[15].[15]oKiseev等人得出直径31.8mm厚15mm的平板圆盘式微型LHP热滞后率在0.5°C/W到0.8°C/W之间,最大热负荷为160W[16]o近来.Recently,Singh等人得出直径为30mm特征厚度10mm的平板圆盘式蒸发器在最大热负荷70W时的热滞后0.17°C/W[17].

7、oZimbeck等人发明出一种空冷式经凑LHP,其蒸发器是用一种新的陶瓷孔芯材料制作冷却计算机服务器的平板圆盘式蒸发器[18][18]o热负荷为100W,从芯片表面到周围环境总热滞后率接近0.46°C/Wo几乎同时，Liet等人得出30mm一个几何尺寸为(L)X30mm(W)X15mm(H)方形蒸发器的铜■水紧凑式LHP,在热负荷为628W,时具有低达0.152°C/W的热滞后率[19,20].[19,20]。从电子冷却领域屮回热管的大量重耍实验看出，LHP将很快应用于商业装置。但是在商业电子装置中安装大型LHPs之前，必须考虑可靠性并进行可靠性评估。最重

8、要的是进行长期寿命试验，但不仅限于此，诸如动力循环试验，热冲击试验