歧管式微通道热沉换热性能的实验的研究.pdfVIP

中国工程热物理学会 多相流 学术会议论文 编号：066141 歧管式微通道热沉换热性能的实验研究· 齐景智夏国栋刘青张忠江 (传热强化与过程节能教育部重点实验室及传热与能源利用北京市重点实验室， 北京工业大学，北京。100022) TEL：0108301 E--trail：xgd@bjut．edu．cn 摘要： 歧管式徽通道(MMC)热沉具有热阻小、结构紧凑、冷却液流量小、流速低、沿流动方向温度分布 均匀等优点，成为发展大功率半导体激光器等的关键技术之一．本文采用去离子水为工质，对MMC 热沉的换热性能进行了实验测试．结果表明，通道阃肋片是影响热沉换热的最关键因素，与底板之间 的连接至关重要；底板过厚，会使表面温度分布更均匀，但总热阻增大，削弱了换热；流体分配器对 表面温度分布有一定的影响． 关键词： 歧管式 微通道热沉 换热 1．引言 微冷却器的发展源于解决高度集成电路的散热问题，主要目的是为了降低电子设备 因过热而发生故障损坏的机率，同时提高电子设备的性能及可靠度。其中，微通道热沉 已被证实是传热性能最佳且最具应用潜力的冷却方式之一。目前，普遍公认的两种有代 Microchannel 表性的微通道热沉是：传统微通道型(TMC：Traditional Type)和歧管微 Microchannel 通道型(MMC：ManifoldType)Il】。 MMC热沉具有热阻小、结构紧凑、冷却液流量小、流速低、沿流动方向温度分布 均匀等优点，但它的设计与优化也成为其中的关键问题。夏国栋等田用Fluent软件对用 于激光二极管列阵冷却的MMC热沉进行了三维数值优化，结果表明热沉结构对热阻、 泵功、激光二极管列阵表面温度分布有重要影响，特别是微通道进出口宽度对泵功影响 很大。Kni窖h一等用经验公式对TMC微通道的结构优化计算表明，对于压降小的微通道． 层流热阻小于湍流；反之，当压降较大时．最小的热阻在湍流区。在实验研究方面， 量的热阻高于基于多孔介质模型的理论预测．Loosentl】对他们的一系列研究成果进行了 全面综述，从传热和流动阻力两个方面综合考虑，优化设计了用于半导体激光器冷却的 MMC热沉。虽然己证实微通道内的流动与传热与常规尺度下情况不同．但由于实验误 差，分析比较的基础不同，不同的研究者有不同的结果，有的甚至相差很大． 本文对歧管式热沉的换热性能进行了实验测试．并结合前期数值模拟16】的优化参数， 对影响热沉传热性能的主要因素进行了分析。 委科技发展项目(KM200410005008)资助． 71 2．实验设备和研究方法 2．1歧管式微通道实验件的制作 本文所研究的歧管式微通道由盖板、进水片、工质分配器、散热片和底板组成。采 用真空溅射镀膜机在底板上镀一层厚为1500埃的康铜加热膜。并均匀喷涂一层黑漆，以 提高其发射率。为了提高镀膜质量，底板采用厚0．69mm的P《100)型单晶硅片；其它 各片均采用0．30mm的无氧铜，采用蚀刻法在散热片顶端加工出三组微通道，每组包括 五条尺寸为3．20minx0．15minxO．30mm的矩形微通道，肋宽为O．15ram。采用有机玻璃板 作为热沉的基板，在基板上加工出两个进水导流槽。由于实验件尺寸小，不易焊接，因 而采用环氧树脂胶将热沉各片粘结后，再将热沉粘结在基板上，组成熟沉实验段。 2．2实验系统的装置 本实验系统如图1所示，储存在恒 宴验巨 温水槽中的去离子水经平流泵升压后送 入实验系统，经过滤器过滤后进入实验 }争 过滤