微矩形沟槽热管传热极限模型和实验研究.pdf

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1、第8期机械设计与制造2010年8月MachineryDesign&Manufacture文章编号：1001—3997(2010)08—0097—03微矩形沟槽热管传热极限模型和实验研究练彬欧元贤(华南理工大学机械与汽车工程学院，广州510641)Amathematicalmodelandexperimentalinvestigationonmaximumheattransportcapacityofmicroheatpipewitharectangle—grOOVedwickstructureLIANBin．OUYuan—xian(

2、SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510641，China)；【摘要】对微矩形沟槽热管的传热极限进行数学建模，并通过实验讨论分析热管工质物性群数Nl、l几何结构群数Ge和重力比数Hg三者对其传热极限的影响作用。研究表明，Qc与Ge和Hg呈近似指数l增长变化，而与N1成线性增长关系。热管运行于较高温度、合理的几何结构和有效利用重力的辅助作用，；可明显提高热管的传热能力，同时也证明了该传热极限模型的正确

3、性。l；关键词：微型热管；矩形沟槽；传热极限；数学建模；实验研究l【Abstract】Themodelonmaximumheattransportcapacityhasbeenestablished，whichisformicroheatpipewith。rectangle-groovedwickstructure．Andalsodiscusstheimpactofthethreeparameters，iwhichareN1，GeandHg，ontheheattramportlimitsthroughexperimentalinve

4、stigateon．Thestudyhas；shownthatthehigheroperationtemperature，0reasonablegeometricstructureandeffectiveuseofellgravitysupporting，cansignifcantlyincreasetheheattransfercapacity．Anditalsodemonstratedthat}modelonheattransfercapacityformicroheatpipeiscorrect．iiKeywords：Micr

5、oheatpipe；Rectanglegrooved；Heattransferlimit；Mathematicalmodel；Ex-{perimentalinvestigationl中图分类号：TH16，TK124，TK172．4文献标识码：A1引言(△p)一卸f++邸b+却最大毛细压头(邸)一取决于工质表面张力和吸液芯结构，微型热管理论首先源于Cotter，他于1984年提出初步数学而流体流动各项阻力与热功率Q相关。显然，“=”表示达到了毛模型ll_。KhrstalevD等对微热管进行了系统的实验研究，结果表明细传热极限状态，最大

6、传热量即()r称为毛细极限。一般电子产品槽道热管具有较好的传热能力121。BalramSuman等对一种v型槽散热用热管，由于蒸汽密度和粘度比液体小得多，蒸汽流动压降道热管进行了理论建模和实验研究[31。A．j．Jiao等对一种梯形微沟△p和液一汽界面剪切压降△p均可忽略，液体流动压降卸。和槽热管的蒸发传热特性进行研究。曲燕等研究了不同放置倾角重力压差为制约热管传热能力的主要因素。因此，毛细传热下梯形轴向槽道热管的传热特．I生l引。苏俊林等研究了微小矩形多极限状态时，流动平衡方程可表达为：槽道平板热管的传热性能。实验表明，影响热管传

7、热能力的三大(△p)一=△p+ap(1)主要因素为：热管工质物性、几何结构和重力比数，其中工质物性2．1最大毛细压头和重力比数又会随传热功率而变化。然而上述对热管的研究，均当液、汽两相共存时，在液一汽界面处会形成弯月面，如图1没体现出这三个因素与热管传热能力影响关系。(a)所示。对于矩形槽道吸液芯结构，弯月面产生的毛细力，可根本文从工质物性群数、几何结构群数和重力比数三方面对微矩形沟槽热管进行传热极限数学建模和实验研究。利用数群研究据Young-Laplace方程得：P==2f，方法，可以综合认识上述三因素对热管传热能力的影响作用，

8、从因此，热管两端所能产生的毛细压头，等于蒸发段和冷凝段而便于预测热管的传热能力和进行结构优化设计，期望对电子器的毛细力压差。对于轴向均匀矩形槽道吸液芯结构，毛细半径r，=件冷却的设计提供有价值的结果。w，毛细压头为：却=(COS-CO