吉林大学学报(工学版) ›› 2010, Vol. 40 ›› Issue (04): 959-0964.

• 论文 • 上一篇    下一篇

以水为工质的铜基微通道热沉的流态可视化与传热特性

白鹏飞1,汤勇2,陆龙生2,唐彪2   

  1. 1.华南师范大学 信息光电子科技学院|广州 510006;2.华南理工大学 机械与汽车工程学院|广州 510640
  • 收稿日期:2008-08-21 出版日期:2010-07-01 发布日期:2010-07-01
  • 通讯作者: 汤勇(1962-),男,教授,博士生导师.研究方向:机械工加,功能表面结构制造.E-mail:ytang@scut.edu.cn E-mail:ytang@scut.edu.cn
  • 作者简介:白鹏飞(1977-)|男|博士研究生.研究方向:表面热功能结构.E-mail:deer_phil@yahoo.com.cn
  • 基金资助:

    国家自然科学基金重点项目 (50930005,U0834002);广东省自然科学基金项目(07118064)

Investigation of flow pattern visualization and heat transfer characteristics on a Cu-base micro-channel heat sink with water coolant

BAI Peng-fei1,TANG Yong2,LU Long-sheng2,TANG Biao2   

  1. 1.School of Information and Optoelectronic Science and Engineering,South China Normal University,Guangzhou 510006,China;2.College of Mechanical and Automotive Engineering,South China University of Technology, Guangzhou 510640| China
  • Received:2008-08-21 Online:2010-07-01 Published:2010-07-01

摘要:

设计了微通道流态观测系统,在低雷诺数(34~191)条件下,对以水为工质的一种铜基微通道热沉的流态、温差、压降与其传热特性的关系进行研究。通过可视化观察发现,此微通道的主要流态形式为环状流并随着热流密度的进一步增大呈现周期性震荡。在微通道出现干涸现象时,流体流量迅速下降至零。低入口雷诺数下,首次发现了微通道热沉底部轴向温度呈现中间低两边高的现象。这可能由于流态为充分沸腾的环状流时,与壁面的换热效率最高导致的。微通道热沉的压降损失随着雷诺数和热流密度的增加而增大。分析结果表明,流体流态是影响铜水微通道热沉换热特性的决定性因素。

关键词: 热工学, 热沉, 微通道, 雷诺数, 传热, 流态

Abstract:

The relationships between the heat transfer behavior and the flow pattern, the temperature difference, the pressure droprin a Cu-base micro-channel heat sink with water coolant were investigated under low Reynolds number 34~191 with a developed micro-channel flow pattern visualization test system. It was found through visualized observation, the main flow pattern is an annular flow with the periodic oscillation appeares when higher heat flux density is supplied. The liquid flow rate decreases rapidly to zero when dry-up happens in the micro-channels. Under low entrance Reynolds number, it was revealed for the first time that the axial temperature distribution on the bottom of micro-channel heat sink presents lower temperature in the middle of sink substrate and higher in the both sides. It may be due to that the heat transfer coefficient is higher in the area where the flow pattern is the completely boiling annular flow. The pressure drop increases with the increase of Reynolds number and the heat flux density. Analysis shows that the flow pattern is the dominant factor affecting the heat transfer behavior of the Cu-water micro-channel heat sink.

Key words: pyrology, heat sink, micro-channel, Reynolds number, heat transfer, flow pattern

中图分类号: 

  • TK124
[1] 徐亮, 兰进, 王明森, 高建民, 李云龙. 旋度对旋转冲击射流传热特性的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1483-1491.
[2] 孙正, 黄钰期, 俞小莉. 径向滑动轴承润滑油膜流动-传热过程仿真[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 744-751.
[3] 李佳琪, 倪计民, 高旭南, 石秀勇, 徐晓川. 计入浮环径向温度梯度的浮环轴承润滑性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1782-1790.
[4] 王剑鹏, 秦四成, 杨立光, 李武. 装载机液压系统的传热仿真分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(1): 153-158.
[5] 张志强, 贾晓飞, 赵勇, 李湘吉. 高强度硼钢淬火界面热交换系数的实验与模拟[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(4): 1195-1199.
[6] 田桂中, 刘之岭, 周宏根, 宋江超, 朱涛. 家蚕前部丝腺准静态轴向拉伸力学特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(3): 872-877.
[7] 常颖, 李烨, 盈亮, 卢金栋, 唐行辉, 郭威. 热冲压钢板氧化行为对传热动力学性能的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(06): 1551-1557.
[8] 金敬福, 李微微, 陈廷坤, 丛茜. 拱形铜片试样表面的结霜过程[J]. , 2012, 42(05): 1168-1172.
[9] 刘佳鑫, 秦四成, 孔维康, 张奥, 习羽, 张学林. 虚拟风洞下车辆散热器模块传热性能数值仿真[J]. , 2012, 42(04): 834-839.
[10] 魏克新1,2,杜明星1,2. 基于传热反问题的绝缘栅双极型晶体管模块温度计算方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2011, 41(6): 1743-1747.
[11] 刘研,高青,黄勇,于鸣,张忠进. 地能利用中道路融雪逐年运行过程分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2010, 40(01): 72-0076.
[12] 陈立军,杨善让,王升龙,米利俊. 复合制冷循环电站空冷系统的热力学分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2009, 39(增刊2): 283-0286.
[13] 苏俊林,徐晓英,潘亮,朱长明 . 液化气锅炉富氧燃烧的数值模拟及实验研究[J]. 吉林大学学报(工学版), 2009, 39(03): 598-0603.
[14] 高青,李明,马纯强,江彦,于鸣 . 地下岩土蓄能过程控制模式[J]. 吉林大学学报(工学版), 2009, 39(03): 593-0597.
[15] 于鸣,高青,乔广,李明,马纯强,江彦 . 地能利用中的蓄能时间效应
[J]. 吉林大学学报(工学版), 2009, 39(02): 321-0325.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!