电子设备散热用平板式热管的实验研究

小型平板式环路热管的实验研究及蒸发器内部介观模拟环路热管(Loop Heat Pipe, LHP)是一种利用工质相变传递热量的高效被动散热装置,具有传热能力强、传热热阻低、传输距离长、等温性好、无运动部件等优点,在高热流密度电子器件散热和航天器热控等方面具有广阔的应用前景。

本文首先介绍LHP的工作原理与工作特性,并分析蒸发器内的传热过程,阐述“背向导热”和“侧壁导热”造成的热漏对系统运行的影响。

为了减少“侧壁导热”对系统性能的影响,将蒸发器从原来的O型圈密封改变为焊接密封,系统的运行性能得到提高。

实验结果表明,在蒸发器壁面温度不超过85℃的条件下,系统最大运行热负荷从140W提高到240W。

为了降低“侧壁导热”和改善系统的启动性能,本文提出一种新型的双毛细芯蒸发器LHP系统。

基于此,设计蒸发器分别采用O型圈和焊接密封的两套实验系统,研究不同充灌率、热沉温度、工质和重力辅助倾角下的运行特征,并对系统的温度波动现象进行机理分析。

实验结果表明,双毛细芯蒸发器LHP系统能在10W的低热负荷下成功启动,运行中充灌率对系统运行模式的转变有着重要影响。

在重力辅助作用下,存在重力控制和毛细控制两种运行模式。

此外,在双毛细芯LHP系统的实验中还得到不同于以往系统的温度分布趋势。

通过实验分析得出,蒸发器背面毛细芯对系统运行的影响与加载的热负荷大小以及热负荷的加载方式有关。

为了解决多热源的散热问题,本文还设计和研制出一套并联式双蒸发器LHP系统,对其启动、变热负荷以及热分享等性能进行实验研究。

系统在两个蒸发器均施加热负荷的工况下,都能启动成功,并能在低热负荷下由波动运行转变为平稳运行。

高低热负荷搭配启动运行也展现出并联双蒸发器LHP系统的优势。

增加系统的充灌率,能够改善系统的启动性能。

系统内回流液的流向影响着系统的热分享性能。

本文通过实验烧结出具有高孔隙率和高渗透率的双孔径毛细芯,应用于LHP实验系统展现出良好的工作性能。

一种新型平板式微热管的设计研究[摘要]自从1984年Cotter提出“微型热管”的概念以来，管式微热管技术已在微电子冷却领域得到广泛的应用，但由于管式微热管受热面积和冷却面积的局限性，限制了其应用。

本文对新型热管进行了新的结构设计，选用铜丝作为吸液芯结构，铜为基底材料，乙醇作为工作液体以其提高散热效果。

[关键词]铜丝；散热；新型平板式微热管引言平板式微热管作为普通管式微热管的改进结构，目前已成为热管研究与开发的热点技术。

其中平板热管由于其良好的蒸发吸热特性和形状易于与芯片贴合等优点被越来越多地应用于芯片散热，而微热管或内微结构具有强化传热传质的作用，引起研究者越来越多的关注。

现有以强制空气冷却为主的微处理器散热技术最多约只能处理60%微处理器所产生的废热，需依赖新一代小质轻且效率极高的电子冷却技术来解决。

如突破该散热技术瓶颈，则可推动电子器件发展到一个新的高度。

1.新型平板式微热管本文所设计的新型平板式热管，它包括封闭壳体、吸液芯以及液体工质。

封闭壳体的内部空腔被抽成真空，并灌注一定量的液体工质；吸液芯结构由铜丝分别与基板、隔板和铜丝形成锋利的尖角区代替，锋利的尖角区能够为液体工质回流提供较大的毛细力。

平板式微热管的散热平面有代沟槽的上盖板所代替，增大了散热面积，使平板热管的散热特性增强，提高散热效率。

2.热管的工作原理热管是利用工质相变换热进行传热的元件。

典型的热管由管壳、吸液芯（在微型热管中可能没有吸液芯）和蒸汽通道组成，它的基本工作原理示意图如图1所示。

管的一端为吸热端（加热段），另一端为散热端（冷却段），介于蒸发段和冷凝段之间的为绝热段。

当热管的一端受热时，毛细芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。

如此循环不已，热量由热管的一端传至另一端。

热管是通过相变传递潜热来传递热量的，其传递的热量远远比通过对流或传导传递的热量多。

小型平板热管传热机理研究近年来，随着新材料的出现，热管传热技术发展迅速，被广泛应用在节能、加热、烹调等领域。

热管具有良好的传热能力，传热更高效，安全可靠等优点，受到了各界的青睐。

小型平板热管是其中一种，它利用电加热及金属支撑，可以实现高效、快速、节能的热传递。

小型平板热管传热原理主要有导热机理和对流机理。

导热机理是指热传空间中，由于热量传递介质的物理性质，金属表面的热量能够传递到其他介质中，这种传递过程叫做导热。

但是，实际中，离散的孤立金属表面之间的热量传递缓慢，无法满足实际的传热需求，因此，引入对流机理对于更好的传热效果至关重要。

对流机理是指金属表面上的热量，在一定程度上能够被空气中的热量所扩散开，从而加快热量传递的效率。

小型平板热管有着传热面积大、速度快等优点，受到了极大的欢迎，但也存在着一定的缺点。

首先，其铝材料的表面质量不佳，不利于对流机理的发挥；其次，由于小型平板热管的表面温度随时变化，使得热点不易确定，会造成传热效率不高、不可控；最后，由于是用电机加热，存在一定的安全隐患。

通过改善小型平板热管的表面质量，从而提升表面对流机理的发挥，优化小型平板热管表面温度控制技术，减少表面温度变化，以保证传热效率，总的来说，使用小型平板热管可以满足传热的要求，但是需要有良好的技术和运用经验，只有这样才能满足用户的期望。

为研究小型平板热管的可靠性和节能效果，我们通过实验的方式来分析其传热机理。

实验结果显示，小型平板热管具有良好的传热特性，其可使温度降低到-20℃～100℃，传热时间仅为20秒，实际应用中温差在40℃以上，能够达到节能效果。

总结一下，小型平板热管具有良好的传热能力，可以实现高效、快速、节能的热传递，通过改善其表面质量、优化温度控制技术等可以提升传热效率，使得小型平板热管在节能、加热、烹调等领域得到广泛的应用。

此外，小型平板热管的使用安全性也必须加以重视和加以保障。

先进封装技术櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶Advanced Packaging TechnologiesDOI ：10.3969/j.issn.1003－353x.2012.03.017240半导体技术第37卷第3期2012年3月基金项目：2010年北京工业大学人才强教深化计划-创新人才项目（00400054R4001）E-mail ：wanghongyan@平板微热管阵列在LED 散热装置中的应用王宏燕，邓月超，郝丽敏，赵耀华（北京工业大学建筑工程学院，北京100022）摘要：针对目前大功率LED 灯的散热问题，研制了高效散热器件———平板微热管阵列。

实验表明，平板微热管阵列具有良好的热输运能力，当蒸发段表面温度为69.5ħ时，热流密度能够达到143.2W /cm 2。

利用该平板微热管阵列设计了用于LED 散热的散热装置，并进行了相关的实验测试和模拟研究。

结果表明，该散热装置散热效果良好，测得的光源基座处的温度均低于70ħ，大大低于对结温的要求。

模拟结果与实验结果误差在4%以内，模型合理，可以用于该散热装置的优化设计。

关键词：平板微热管阵列；LED 散热；结温；热流密度；数值模拟中图分类号：TK124；TN364.2文献标识码：A 文章编号：1003－353X （2012）03－0240－05Applied Investigation on LED Heat Cooling Equipment UsingFlat Micro-Heat Pipe ArraysWangHongyan ，Deng Yuechao ，Hao Limin ，Zhao Yaohua（College of Architecture and Civil Engineering ，Beijing University of Technology ，Beijing 100022，China ）Abstract ：The flat micro-heat pipe arrays with miniature axially grooves for LED cooling were constructed．The experiments show that the flat micro-heat pipe arrays has the highest heat flux of evaporator ，which is 143.2W /cm 2when the temperature on the evaporator is 69.5ħ．The high efficient heat cooling equipments of LED using flat micro heat pipe arrays were designed and a series of experiments were carried out．The results show that the base temperatures of LED are below 70ħ，much lower than the junction temperature of LED．The numerical simulation results show that the error between the experiments and simulation results is within 4%and there is a good agreement．The numerical model can be used in the optimization of the LED cooling equipment．Key words ：flat micro heat pipe arrays ；cooling equipment of LED ；junction temperature ；heat flux ；numerical simulationEEACC ：4260D0引言LED 发光是靠具有直接跃迁能带结构的半导体pn 结正向导电时空间电荷区导带中的电子和满带中的空穴复合产生的。

用于电子冷却的平板热管均热器及其传热特性研究一、本文概述随着电子设备的快速发展，特别是在高性能计算、通信设备和消费电子产品等领域，热管理问题已经成为制约其性能进一步提升的关键因素。

传统的散热方式如风扇、散热片等虽然在一定程度上能够解决散热问题，但在面对高集成度、高功率密度的电子设备时，其散热效果往往难以满足要求。

因此，研究新型的散热技术，特别是具有高效传热性能的散热器件，对于提高电子设备的工作稳定性和寿命具有重要意义。

平板热管均热器作为一种新型的散热器件，凭借其高效、均匀、快速的传热特性，在电子冷却领域受到了广泛关注。

本文旨在研究用于电子冷却的平板热管均热器的传热特性，通过对其结构设计、工作原理、性能参数等方面进行深入探讨，以期为电子设备的热管理提供新的解决方案。

本文首先介绍了平板热管均热器的基本结构和工作原理，分析了其传热过程的主要影响因素。

随后，通过实验和模拟相结合的方法，研究了平板热管均热器在不同工作条件下的传热性能，包括均热效果、传热效率、热阻等关键指标。

本文还探讨了平板热管均热器的优化设计方法，以提高其传热性能和应用范围。

通过本文的研究，期望能够为平板热管均热器的设计和应用提供理论支撑和实践指导，为电子设备的热管理带来新的突破和创新。

也希望本文的研究能够推动相关领域的技术进步和发展，为电子产业的可持续发展做出贡献。

二、平板热管均热器的基本原理与结构平板热管均热器是一种高效的热传导设备，其基本原理和结构对于理解其传热特性至关重要。

平板热管均热器的基本原理基于热管的热传导技术，利用工质的相变潜热实现热量的快速传递。

其核心结构包括蒸发段、绝热段和冷凝段，这些部分通过毛细结构连接，形成一个封闭的循环系统。

蒸发段是热管均热器与热源接触的部分，当热源产生的热量传递到蒸发段时，工质受热蒸发，产生大量的蒸汽。

这些蒸汽在微小的压差下，通过绝热段的毛细结构迅速扩散到冷凝段。

在冷凝段，蒸汽放出潜热并冷凝成液体，然后通过毛细结构返回到蒸发段，完成一个循环。

HCPV用平板式环路热管实验研究的开题报告标题：HCPV用平板式环路热管实验研究的开题报告背景：高浓度光伏（HCPV）系统作为一种高效的太阳能发电技术，具有很高的能量转换效率。

然而，高光照下集热器的温度非常高，这使得集热器的效率受到很大的限制。

为了降低温度，多种方法已经被提出，其中包括利用热管技术。

热管技术是一种能够高效传热的方式，它具有体积小、重量轻、结构简单、可靠性高等优点。

在HCPV系统中，环路热管更是有效地解决了集热器温度过高的问题。

因此，对HCPV用平板式环路热管的实验研究是有必要的。

研究内容：本次实验将对平板式环路热管在HCPV系统中的应用进行研究。

主要研究内容包括：1. 环路热管的性能测试：通过可靠的测试方法，获得平板式环路热管的传热性能。

测试结果将用于下一步的仿真分析。

2. 热管在HCPV系统中的应用研究：将平板式环路热管应用于HCPV 系统中，进行实验研究。

并比较有、无热管时的温度分布以及转换效率。

3. 热管优化设计：根据实验结果和仿真分析结果，对平板式环路热管进行设计优化，提高热管的传热性能和运行稳定性。

预期成果：1. 获得平板式环路热管的传热性能及其在HCPV系统中的应用效果。

2. 提出适合HCPV系统的平板式环路热管优化方案。

3. 验证平板式环路热管在HCPV系统中的有效性，为进一步推广和应用热管技术提供可靠的理论和实验基础。

研究方法/技术：1. 热管性能测试，包括热阻测试、传热实验。

2. HCPV系统实验，包括温度分布测试、转换效率测试等。

3. 热仿真分析，使用ANSYS等软件进行热仿真分析。

计划进度：第一年：1. 设计平板式环路热管实验装置，完成热管性能测试。

2. 进行HCPV系统实验，比较有、无热管时的温度分布及转换效率。

第二年：1. 结合实验结果和仿真分析结果，对平板式环路热管进行优化设计。

2. 继续进行HCPV系统实验，对热管优化方案进行验证。

第三年：1. 对优化后的平板式环路热管进行测试和验证。

新型微型平板热管的传热性能实验研究的开题报告一、研究背景平板热管作为一种新型的传热器件，具有体积小、重量轻、传热性能优异等优点，因此在航空航天、电子、通信等领域有着广泛的应用。

目前已有很多研究关于平板热管的传热性能，但是常规的平板热管体积较大，制造成本高，难以满足某些特定的应用需求。

为解决这个问题，研发了新型微型平板热管，其结构相较于传统平板热管更为简单，体积更小，制造成本更低，但是其传热性能是否得到充分发挥还需进一步研究。

二、研究内容本次研究的主要内容是对新型微型平板热管的传热性能进行实验研究。

具体包括以下方面：1. 设计制作新型微型平板热管，包括选取材料、确定结构参数等。

2. 开展传热实验，使用热流计和红外热像仪等设备，测量新型微型平板热管在不同工况下的热传导系数、温度分布等参数，并与传统平板热管进行对比分析。

3. 对实验数据进行统计和分析，探究新型微型平板热管的传热性能机理，寻求性能提升的途径。

三、研究意义1. 对新型微型平板热管的传热性能进行研究，有助于深入了解其优缺点和适用范围，进一步推动该领域的发展。

2. 传热性能的实验研究能够提供有力的数据支撑，为优化结构设计提供参考。

3. 研究成果能够为微型平板热管在电子、通信等领域的应用提供重要的理论和技术支撑。

四、研究方案1. 设计制作新型微型平板热管。

选取导热性能好、成本低的材料，确定结构参数。

使用微细加工技术制作热管结构。

2. 开展实验研究。

使用热流计和红外热像仪等设备，测量新型微型平板热管在不同工况下的热传导系数、温度分布等参数，并与传统平板热管进行对比分析。

3. 数据统计和分析。

对实验数据进行归纳整理和分析，探究新型微型平板热管的传热性能机理，深入研究其优化途径。

五、预期结果1. 设计制作新型微型平板热管，实现结构简单、体积小、制造成本低的特点。

2. 测量新型微型平板热管在不同工况下的传热性能参数，探究其特性及机理。

3. 探索新型微型平板热管的优化途径，为进一步提升传热性能提供一定的理论和实践参考。

基于平板热管散热器的热电制冷冰箱实验研究基于平板热管散热器的热电制冷冰箱实验研究石驰1，王中贤1，张红1，2(1.南京工业大学能源学院，江苏南京 211800)(2.常州工学院，江苏常州 213002)摘要：为了提高热电制冷冰箱的制冷性能，以平板热管技术为基础，用平板热管散热器代替传统铝翅片板散热器在热电制冷片热侧散热。

通过实验对两种散热器散热性能进行了研究，对安装平板热管散热器与传统铝翅片板散热器的两种冰箱进行对比分析，得到冰箱内部温度、制冷功率、制冷系数随电流的变化规律，以及冰箱内部温度随风机电压的变化规律，并对结果进行了对比。

对比结果表明，用平板热管散热器代替铝翅片板散热器能够降低冰箱的内部温度，提高冰箱制冷能力。

关键词：平板热管；热电制冷；实验；制冷性能热电制冷又称为半导体制冷或者温差电制冷，在通过直流电时产生制冷效应，具有无污染、可靠性高、体积小、易于控制的特点。

目前热电制冷冰箱存在制冷速度慢、制冷效率低、制冷温度不达标等问题[1-2]。

半导体制冷片的物理结构确定后，其制冷效率取决于半导体制冷片冷、热端的温差，温差越小，其制冷效率越高[3]。

因此，为了提高热电制冷片的制冷性能，许多学者对热电制冷片热端的散热进行了研究。

黄焕文等[4]通过对热电制冷片的稳态分析，对风冷式散热片进行了结构优化并通过实验对比了热电制冷与压缩式制冷的制冷效率，优化了热电制冷片的散热。

戴元德等[5]研制出热管散热半导体冷箱，通过实验测定冷箱制冷性能，确定最佳工况，并比较了热管散热、风冷散热、水冷散热的优劣。

曹旭等[6]通过对热电制冷片热端的热管散热系统进行实验与模拟研究，证明热管散热器能够提高热电制冷片的制冷性能，并拟合出热电制冷片热端热管散热器冷凝段外对流散热的努塞尔数Nu随雷诺数Re与普朗特数Pr变化的传热关联式。

普通热管散热器比铝翅片板散热器传热效果好，但结构复杂，体积较大，安装不方便[7]；平板热管具有良好的均温性、高效的导热能力，能够防止局部过热从而保护元器件[8]，同时结构简单，安装方便，节省空间。

新型平板式微热管在笔记本电脑散热中的应用研究作者：李昊东、于强、王欢、金志浩摘要：随着电子信息产业的高速发展，由于笔记本电脑的空间和散热量的局限性，传统的散热技术已经越来越满足不了散热要求，而散热性能优越的热管被取而代之的普遍运用到笔记本电脑的散热系统中。

散热问题关系到电脑的稳定性，本文从此问题出发，对笔记本电脑的散热系统进行了研究。

分析了新型平板式微热管用于笔记本电脑CPU散热的工作原理、工作特点，以及该技术用于笔记本电脑散热的必要性。

针对笔记本电脑散热的特点，本文简要分析了热管的各种传热极限，包括黏性极限、声速极限、毛细极限、携带极限、冷凝极限和沸腾极限，以及对热管散热效果的影响。

探讨并提出了一种以铜丝作为吸液芯结构，铜作为封闭壳体材料，乙醇作为工作液体的新型平板式微热管。

并对其做了简要分析。

关键词：微热管；笔记本电脑；散热；传热极限随着笔记本电脑性能的提高，其采用的处理器频率越来越高，已经达到Pentium 4级别，该处理器所产生的热量也越来越大，高温使得笔记本电脑系统稳定性大受影响。

散热问题关系到电脑的稳定性，如果解决不好会导致电脑性能的严重下降，并影响产品的可靠性，严重的还会影响电脑其他部件的使用和寿命，而且许多不明原因的死机也常常是散热问题所知。

对台式机来说，由于其内部空间宽广，可以容纳通风良好的机箱和大面积的散热片，再加上强劲的风扇和合理的结构布局，散热问题解决起来相对简单许多。

而对于笔记本电脑，由于体积的限制，各部件集成度都很高，散热问题的解决较台式机来说困难的多。

一、热管在笔记本电脑散热中的研究概况笔记本电脑的微处理器虽小，但是其排出的热量确是其他零部件的数倍，是笔记本电脑热量的主要来源[1]。

散热的方法不仅关系到笔记本电脑系统运行的稳定性，而且关系到笔记本电脑其他零部件的寿命。

笔记本电脑中中央处理器产生的热量最初是依靠小风扇进行散热的，但是这种方法不但效率低而且耗能高。

因此，散热问题一直是笔记本电脑发展的技术瓶颈之一。

基于LED应用的平板热管散热器的数值研究摘要：本文提出了一种应用于室外led的新型平板热管散热器。

为了证明平板热管散热器在高功率led散热方面的优势，利用商业软件star-cd对其的散热情况进行了数值模拟，并与相同结构的铝制散热器以及热板-铝翅片散热器进行比较。

并通过对初始模型的底板热源布置方式及外部结构进行调整，得出了一款结构优化并符合led散热要求的平板热管散热器。

abstract： this paper presents a new outdoor led-based flat heat pipe radiator. in order to prove its advantage in efficient heat dissipation， its heat dissipation capacity is simulated by star-cd commercial software， compared with the same structure of the aluminum radiator and the hot plate-finned aluminum radiator. and the layout and external structure of baseboard heat source of initial model is adjusted， and the structure is optimized and it is suitable for the led heat dissipation.关键词：平板热管；散热；数值模拟key words： flat heat pipe；heat transfer；numerical simulation中图分类号：tu832.2+3 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）23-0061-020 引言近几年以来，由于热管具有体积小、质量轻以及传热效率高等特点已经成为人们关注的焦点。