噴霧相變冷卻換熱特點

1、噴霧相變冷卻換熱特點陸首科學技術的堆眾-（乜予技術的違払發(fā)曲血子藥片的牯準尺寸小*船度汕功帛密度人、前涓熱泊秣度略.斷處掘坪境越來*!惡劣"嚴唯惜響其可筆桃和便用壽命I尤艮址髙功率固體淞光氈術在國防'航帝境樓工業(yè)第較城的廣提應'.-m.込H譏I/ciu.-.；_:iTJO.cm就稱為高鶴詵密度.隨之嚴生的撼管理阿融也Ililh右功車元HftT作騎產(chǎn)生的熱及時有效抹岀.衾導戲電予齡件的撫應力嵐大,局切沁度冉,I：作輕丄啊能卜降.與命鴉炬.研究表明尢功率髙麴#fc密度電子元杵屯度誓I：升IDC，K便用好甜將城汝一羋.k戲分業(yè)f尤件的【:竹:朱散黑品山丁HM髙酒妣時族鵝而樹

2、壞的電f無件的廉佳T柞溫度fMteH75-807?+堆持颶面溫度堆低，H工作性能站Ifc崔佯»因此*對高功辜光器度電子冗器芹提供棄效件理的冷卻育尢是也予技術迅號咬恪、豔宦工杵的重要變拄.大功宰半導體固休議光技術在歸科研以駁骯天就空¥««$«««£要的作用.半導休酒光器的打陡肚薊化過円中雜放出史齡船卅*帶姿牧人冷卻船洗甯戰(zhàn).曲于半導律固體淞光器能產(chǎn)生非常大的功咯.f更敵州熱壘也相應升高*半H體周體議光器功豐輸入腿丈"抽址越丈*使廉光器的煦效應費常嚴亶在工作U艸中雅導怵蠢光料產(chǎn)I；的轎朮/能址時抻出.會導斂鶴

3、應力不均勻分布而效德爺光品體的折財率謖變.發(fā)生鶴ifttt效屁.從血廿牧淞比洋牧射光速質(zhì)At下降+端如便用Q會,昭應力點人還會便潘施晶體炸:製叫同HT導體固體酒比欝輸岀的死迪亦stttK內(nèi)才穗作坤慕謝魂而議笈半導激光黠.黔半導體因體廉尤囂泡挫1匸金吏艘氏相兩漂移A；封D3nm,賓際睦用中半導體網(wǎng)體播處棒工作濕度0常?ffn/1:25并在1-2V之間液動禺如何解決半導體拿允11歆掛月厲已渥荊成為國內(nèi)外廣人學辦研究荊熱點尢功半半導休瑚朮橢骨旳利姿我冷卻昶址4有軸St密度（用常Sl&hw/en冷卻繼力.祠M對證度撿期要求+分嚴格"溫脫過高務豈啊秦光滾隹*輸出功串*匸作梯定性等*I大

4、I此"敵略胃黑成為制僅其向大功事槽式下發(fā)屐的關懐聞肆卩叭持變的冷卻技術I捕管*畫層水沖*ttffi冷卻等卻根曜譜扯現(xiàn)竹高功串廉光器的般魁忑匕杯征的討;S卜:耍鬥兩牛方面一是沖卻削淤密度不龍達到要球+二抱很拿在較高懲灘密魔下耀持摘熱面處于常鎰松件.恃別存尬降卻不均勻產(chǎn)臨撫應力懂M；光學器件（叫丙此，對奮功串攝光器JI；%詞幾H郢阿6:斡3Lr罰日盅度卻flt低H-T（.；：|：:敬霉幡變冷胡抱堪過大霧化該觸白摟沖浙換鵝乩上耍嵌靠介質(zhì)蒸城憎遂大熱的具有議就相變特性的一種冷卻方沽.規(guī)耳有換弟性能強、熱渝密度大、一質(zhì)需求応少*冷卻M度分布均勻W優(yōu)點同時聊宛&明豔電相變冷卻技術itfi

5、戕規(guī)冷卻能力和溫覽討扣淞力*已有研究表明*以水祁為冷卻匸質(zhì).嘖霧相斐冷卻技術的血界戛就W®ilUiiJ1250W/cm3ri3L因此.噴霧相變冷卻技術祓廣眨認坤是玄功卓矗光瞇MA電子尤件最柑效、肚什商景的冷卻方式"L木立上耍是tt対人功豐T廿體建光二極管陣列博卻故熱制制進行寶購研愛塩楚建立需冷卻建臉第窺，井進疔大；+¥導律豪光二概轡旳刈小刖敵鶴的蚩址和特件試繼*為大功醸半特體固體秋光席啖'眞冷捌熱扣丈:M用慳進理論酬和恢鋼”傳統(tǒng)的電元器件笊熱冷卻技術門泛成熟的應用.如液體冷卻.風扇冷卻.熱淸等技術.但足這呼笊熱冷卻技術已紿達到了冷如的極用水平.肉此.樸對人

6、功半功半半導體固體激光器以及高熱流密度電f元器件.傳統(tǒng)冷卻技術不能右效滿足冷卻需求.微通道冷卻技術.射流冷卻技術、峻霧相變冷卻技術八備疝熱液密度的散熱冷卻能力（阿.能満定髙功半電子元件的冷乩需求.»!冷卻足山IUN了客Pz卅IThcknnanR早奧出.通過介也板I或畦片上采用厲如離刻等技術加匸制造出微通道.冷卻介質(zhì)流經(jīng)微逋道通過蒸發(fā)或?qū)澚鲹Q!九斜明徽通道冷卻UKI呵用徽尺度扛洙性便其具有高的冷卻換熱能力.能便冷卻箱it密燮達到79DWZS內(nèi)外很多學看対做通逍冷卻技術進行了研究"研究結果衣明冷卻介質(zhì)涼經(jīng)微通適時被加熱迅速進入枝態(tài)沸騰換熱.加核態(tài)沸聘換熱過種中冷卻介質(zhì)Jlfj很

7、強的換熱能力.冷卻衣面過熱度較小J*管國內(nèi)外孑擰対微通道液體冷卻的實勉訓沉較現(xiàn)但足通道尺寸多樣，小到兒I徽米.大到兒白徽米.實毀結果重復性及可比伴儀微通道冷卻中的熱邊界條件,冷卻液種類.涼速.胡度尊參救對冷卻效果的E響很人如何優(yōu)化系統(tǒng)運行參救.減小通道川力以存效降低激光器熱向力捉rWft能和穩(wěn)定竹Jfe需解決的月題目前對徽通道熱沉什論的相關研究均兄臥|-eiflifiii論可適用于微尺寸通道的口定."實匕微通道內(nèi)液體涼動傳熱沙及的因素復雜占通道尺寸小到定程度時，受尺度效應形響，微通道內(nèi)的流動與傳普規(guī)律可能違背經(jīng)典果同時曲于微通道截面積小,冷卻液體潦經(jīng)通道會產(chǎn)生較大汨升從而引九熱他力過

8、烏或芯片熱電不匹M尊嚴恥的問題提島進II爪力會增人加速便謝升降低,山于受到客觀因索的制釣，不施解決根本問通氣液相變的改變能解決溫度梯度產(chǎn)生的閆題,但會帯來給構攵雜，涼動需耍史人的爪降等問題自加酬決這叫樹題的研究有雙層Mifiift熱沉，不規(guī)則樹形微通道網(wǎng)等因此迫切需要探猱和發(fā)展徽尺度F流動與傳熱過程的斯槪念祈理論新的實驗技術與研究方法*沖擊射涼冷卻技術足冷卻介質(zhì)通過島爪從噴孔以很烏連度噴射創(chuàng)換熱衣山i進行冷卻從而帶走熱At的種冷卻換熱方式（叫沖擊射液冷卻技術的冷卻麻理尼冷卻液通過象増壓便液渝高速沖擊換熱冷卻衣ihi.利用單相強迫対滅換熱帶走大At熱ht：隨石冷卻熱農(nóng)面的紬度增人使換熱冷卻介質(zhì)受

9、熱沸騰汽化變?yōu)轶{謝蒸汽進入換熱辭冷徹形成液態(tài)冷卻介質(zhì).沖擊射涼換熱以誨速冷卻介質(zhì)液滴沖擊冷卻換熱衣面使吐面胡度梯度增人.邊界涇變薄換熱冷卻速半加人.使換熱增強Kandlikar雪人（列以沖擊射派冷卻噴陣列實驗研丸.實驗給丫丿度梯度減小.可是在冷卻表面交織區(qū)域形成港留區(qū).増加了導熱熱阻.影響換熱.同M也便籃個冷卻系統(tǒng)變得復雜Fabbri導人12習用FC-40和水作為冷卻工質(zhì).進懺沖擊射|冷卻實驗研究.液宜輕變化為50-250urn.研究表明沖U流冷卻便冷卻衣冊的熱MJ&nJ達250W/cm'冷卻表面溫度高達350J對沖擊射慢的研究大部分駢究見4：特立冬件卜進行的.JWf-JilW

10、Wift.對換熱覘建性儀機理的認識不定右時進一步的研究：対沖擊射流數(shù)值根擬理論研允方id還未找釗合適的找住能fj效根擬沖擊射流換熱.待別足對根空選擇和邊界*件的處理.也楚形響沖擊射涼換熱救值枝擬的關說因耒H前國內(nèi)大部分學打?qū)_擊射沆換熱的研究匸耍包括通過實救于踐和儀器測肚涼動和傳熱待性.研允其換熱機珅.山丁沖擊射波換熱受到很多因索給換熱轉性的夠響.肉此在確宦數(shù)時耍工程實際砲用相吻合.對沖擊射涼換熱湍流模型還需進一步加強改進.與微衲道冷卻技術相比.畋霧相變冷卻技術存在許多優(yōu)點.噴霧冷卻能使換山八X'；：*-H.二心U1994.MRP鋁"I就對激光極管列采用畋霧冷卻.盡骨換熱面的

11、面積為趣過25cm'但也仃實給證明對人換熱屈的噴霧冷卻.溫度也足均勻分布的.峻霧冷卻號艮他扁熱流密度冷卻技術相比有相對較低的淤速.取速直按影響術壞系撫的構件.主要對泉川連接管道有形響對于一個低熱負荷.小尺寸冷卻系統(tǒng).噴霧冷卻技術與微榕道沸臉換熱冷卻技術相比換熱系貌中泉尺寸的差異可以忽略不計.比如一個熱"250W.：-.；.（200.22L/m.更冷卻中則需整派速為036L/m対這兩種低派速所衽的差異可以忽略不il低涼速時對小負荷冷卻系統(tǒng)形響很小.對個2.5MW烏熱負荷冷卻裝置，徽相沸H冷卻20H:V2161.22L/m而畋需冷卻則為356.02LAru因此髙流速時對大負荷冷卻

12、系統(tǒng)泉尺寸至異號響很大p7L相變冷卻技術的一個顯若特點抱亦閉人循環(huán)系統(tǒng)中有較高的敢熱能力.利用冷卻MMR熱即可結構尺寸小.貝有牧高的散熱效來.從而代枠了熱交換器.比如對激光二極訐陣列冷卻便溫度維持存60C噴需冷卻選用50X?的飽和液體冷卻劑.蒸發(fā)溫55X?5X?的過熱就能達劉極淸Rlhi所需的熱渝密度冷卻器金定溫過用就能把S5X?蒸汽冷卻為5DX?的飽和液體.或霧相變冷卻過円易丨I解.開兀循環(huán)系統(tǒng)也可以便用.匸作流體介質(zhì)的選擇廣泛町以直接対電f衣向進行冷卻尊持點由于唆霧相變冷卻過用中存在冷卻介質(zhì)胳述的杉響.卜塑足冷卻介質(zhì)所攜帶的雜質(zhì)對換熱面存在醐蝕朵質(zhì)主耍來源于管道中的牡化兩郴親的銹化脫落.為

13、了防止換熱面的曲蝕.4峻嘴入I丨需安駛高效申過濾器爪力霧化啖喘粘度漢差耍求厠導致加工困齋同時也很客揚被雜質(zhì)堵來.必須及時清細i體中的朵物.氣助式霧化畋嘴山于口徑較人.被址電的對能性相對牧小.噴霧相變冷卻對低溫高肚貝有腐蝕性匸作介質(zhì)如飩液靈的冷卻系統(tǒng)嬰求比常高系貌管道的選擇.$部件的選購.對噴淋賓的設計材料視窗的設計帶來了復大的困難嗆霧相變冷卻技術匸耍足通過高壓氣體或省依賴冷卻介質(zhì)自身爪力經(jīng)過畋嘴將液満霧化為細小液滴.畋射到冷卻換熱農(nóng)面上.依比沖擊射敢液渝相變以及獨迫對派等換熱力允帶走人遺熱IH從面實現(xiàn)醴iii冷即.JnlMl.l所不加啖霧相變冷卻匸作原刃匸耍是把零化液瀟醱射到換熱衣面形成洵液履

14、址同時零化液渝蒸農(nóng)T大債冗泡."薄液瞰內(nèi)氣泡不斯繪歷工氏運動以人破製等過程產(chǎn)生劇，烈狀動同時形成汽化棧心.依靠薄液瞑內(nèi)的強迫對渝換熱建發(fā)沸胯換熱帶走大fit熱仏噴霧相變冷卻技術和沖擊射流換熱相比牧.其換熱原理相類似.I：C區(qū)別莊J沖擊射派技術是將冷卻介質(zhì)噴射換熱衣面.然而噴霧相變冷卻技術是駕化為小液漁誹噴的対換熱面上耍通過相變帶建人懂熱頜増強換熱效果啖男相變冷卻冷卻介質(zhì)需求就少.時hj溫度梯度小，冷卻熱知啟度分布相對均勻.換熱效率高，尊優(yōu)點Z.圖1.1瑙容郴空冷川r州ft吟皮W7cmra12換熱冷u力式對比FIg.12Thecompaofletttmirfercoolnigtechiuqiies爍上所述.滋幣道冷卻技術以從沖擊射流冷卻技術在柴氣特定條件卜能達劉高熱流密度電子元器件的冷卻能力.同時也存在一些不足之處.對匸程應用乂存在一些缺陷賤霧相變冷卻技術被認為足忖前厠功半激光器以從電f元器件M右KHR的冷卻換熱方式.M霧相變冷卻換熱熱減密度可達到1000W/cm2以I圖1.2對比分析f不同冷卻換熱方式的換熱效果卩5.對T-導體激光瞬冷卻技術不僅耍具備高熱流密度敢熱能力.而II耍求冷卻換熱茨面溫度低4溫度均勻分布I大I此.盡管射波冷卻技