微型换热器瞬态传热分析.pdf

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1、微型换热器瞬态传热分析钱中(上海理工大学能源与动力工程学院，上海200093)摘要：以用于芯片冷却的微型换热器为研究对象，建立三维仿真模型，分析其在热负荷按指数型和周期型变化情况下的瞬态传热。根据获得的换热器温度场、温度梯度和热应力分布，比较了纯铜和氮化硅复合物两种材质对换热器的散热性能，结果表明：铜优良的导热性能使得铜换热器在稳态2Y--况下散热性能优于复合材质换热器，但瞬态分析显示，氮氧化硅复合物在结构强度方面的优势利于换热器长期稳定工作在波动幅度较大的负荷下，很具有吸引力。本文5--作对于微型换热器进一步研发具有参考价值。关键词：微型换热器；瞬态传热；

2、温度场；热应力中图分类号：TE965；TK124文献标识码：A文章编号：1001—4837(2011)09—0026—04doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2011．09．006TransientHeatTransferAnalysisofMicroHeatExchangerQIANZhong(SchoolofEnergy&PowerEngineering，UniversityofShanghaiforScience＆Technology．Shanghai200093，China)Abstract：Theresearchobjecti

3、samicroheatexchanger(MHT)usedforchipcooling．athreedimen．sionalsimulationmodelisdevelopedtoanalyzethetransientheattransferofSUchaheatexchangerac-cordingtobothexponentialandperiodicheatfluxes．Basedontheobtainedprofilesoftemperaturetern．，peraturegradient，andthermalstress，acomparisonof

4、performancebetweenacopperexchangerandasil—iconoxynitridecompoundexchangeisgiven．Theresultsindicatethatthecoolingcapabilityofacopperheatexchangerisbetterthanthatofacompoundoneduetotheexcellentthermalconductivityofcopper．However，inthetransientheattransferanalysis．thebetterstructurest

5、rengthofsiliconoxvnitridecom．poundmakessuchaheatexchangerisattractiveandguaranteesitcanstablyworkingunderalargefluctu．ationswithalongservicelife．Theeffortsofthispaperarereferableforfurtherresearchanddevelopmentofmicroheatexchangers．Keywords：microheatexchanger；transientheattransfer；

6、temperaturefield；thermalstressO引言断提高、电子线路板的密度越来越大，电子设备工随着元器件计算能力不断增强、芯片主频不作时产生的热量也越来越多，必须及时将这些热基金项目：上海市优秀青年教师科研专项基金资助项目(slg09001)第28卷第9期压力容器总第226期量疏散才能保证系统长期稳定运行，而传统换热表1微型换热器结构参数mm器通常无法胜任这一任务。微型换热器凭借其体参数^^6l62积小、传热系数高、单位体积换热面积大等特点，数值60．426O．3O．50．5在微电子、航空航天等对换热设备尺寸、重量有特殊要求的场合中引起了极大

7、的研究兴趣。围绕如内部表面为对流换热边界；(2)换热器与芯片接何设计出结构紧凑、轻巧、高效的微型换热器，国触面，视为热流边界；(3)其他边界作为绝热处内外学者进行了广泛的研究。近年来，国内理。开始对微通道传热问题进行研究，姜培学等对微槽式换热器和烧结网丝多孔式微型换热器的传热∑(A)：0(1)i=1dOXi与流动性能进行了实验研究，并对几种微型换热式中A——导热系数器的综合性能进行了评价¨J。上海交通大学、卜温度中科院]、西安电子科技大学等单位也进行了——坐标轴，i=1，2，3分别表示z，Y和。一些相关研究。但与国外相比，国内研究尚处于方向不断发展中，采用以

8、试验为主的研究手段。q=const针对槽式微型换热器