倾角与充液率对板翅式热管散热器传热的影响.pdfVIP

2015年 8月 机械设计与制造工程 Aug．2015 第 44卷 第 8期 MachineDesignandManufacturin$Engineering VoI．44No．8 DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2015．08．016 倾角与充液率对板翅式热管散热器传热的影响 李 佳 ，金苏敏 ，岳 良 ，金 鹰 (1．南京工业大学能源科学与工程学院，江苏 南京 211816) (2．青岛宏达赛奈尔科技股份有限公司，山东 青岛 266111) 摘要：试验难以实现倾斜角、充液率对动车牵引变流器散热用板翅式热管散热器传热性能影响的 研究，因此以实际的板翅式热管散热器为例，通过建立数学模型，采用 ICEPAK数值模拟软件，分 析了倾斜角、充液率对散热器有效传热面积比、总传热系数、传热量、空腔底板温度场分布的影 响，得到该散热器的最佳充液率范围为0．5—0．6。 关键词：板翅式热管散热器；充液率；倾斜角；有效传热面积比；温度分布 中图分类号~TK172．4 文献标志码 ：A 文章编号：2095—509X(2015)08—0074—05 影响动车牵引变流器可靠性的一个重要因素 是散热，通常的散热方式主要有型材风冷、水冷和 热管散热3种L1j。本文所述的板翅式热管散热器 属于典型的动车牵引变流器散热器，其蒸发段为铝 制空腔冷板结构，冷凝段为竖直放置的板翅式结 构，工作时依靠重力回流形成循环，将动车牵引变 流器 IGBT功率模块产生的热量散掉。这种依靠 重力回流的热管散热器，由于结构的特殊性，其传 热性能受结构尺寸、倾斜角、工质液体的物理性质、 图l 板翅式热管散热器倾斜时的模型图 充液率等因素影响，其中充液率是一个重要的影响 在堵塞冷凝通道时忽略进入通道的液体体积，认为 因素 一 。 工质是沿着空腔冷板的顶端浸润。 高速动车正常运行时，板翅式热管散热器处于 如图1所示，空腔冷板内工质的偏移情况随倾 水平工作状态，可以通过试验研究空气进 口温度和 斜角0以及充液率n 的不同而不同，其中 。表示 迎面风速对其传热性能的影响 j，但试验却难以 空腔冷板底端发生干涸时仍被工质液浸润的部分， 实现倾斜角、充液率对板翅式热管散热器传热性能 为冷凝段底端发生工质液体堵塞时未被工质液 影响的研究，本文通过建立合理的模型并且采用数 浸润的部分， 和 分别为蒸发腔长度和冷凝腔 值模拟的方法，研究倾斜角与充液率对板翅式热管 长度 。在此二维模型中，蒸发段和冷凝段的有效传 散热器传热性能的影响。 热面积百分比 ， 的计算式为： 1 板翅式热管散热器传热模型 每 (1) 1．1 有效传热面积 Ls2 (2) = 板翅式热管散热器处于正面工作位置时 (如 图1)，其传热性能对倾斜角敏感，以散热器工作位 1．2 传热分析 置建立的理论模型如图l所示。 倾斜角和