分流式微通道换热器的结构设计和性能优化

作     者：马圣洁 江海河 程庭清 MA Shengjie;JIANG Haihe;CHENG Tingqing

作者机构：中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所医学物理与技术安徽省重点实验室合肥230031 中国科学技术大学合肥230026 

出 版 物：《工程热物理学报》 (Journal of Engineering Thermophysics)

年 卷 期：2023年第44卷第5期

页      面：1296-1303页

核心收录：

学科分类：080701[工学-工程热物理] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0802[工学-机械工程] 0703[理学-化学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划(No.2018YFB0407204)。 

主　　题：分流式微通道 换热器 结构设计 数值模拟 

摘      要：为满足电子电路、燃料电池、激光器等精密仪器及器件的持续高效散热需求,本文设计了一种基于冲击流动的分流式正弦型微通道换热器,传热效率更高,压降损失更小,加工工艺更简单。本研究主要通过热–流–固耦合的数值模拟方法,对比了微通道宽度、深度、形状及分流结构对换热器传热和流动特性的影响。模拟结果表明:带有8个分流通道的分流式正弦型微通道换热器的综合性能最好,微通道长、宽、深尺寸为30 mm×0.4 mm×2.5 mm,在冷却液流量为0.6 mL·s^(-1)时,总热阻为0.247℃·W^(-1)。在实际工作中,换热器总热阻为0.395?C·W^(-1),压降损失也较小,所得实验结果与模拟结果基本吻合,相比于预设计的换热器和大通道换热器,优化后的正弦型微通道换热器在传热和流动性能方面均获得了显著提升。