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平板微热管三种槽道结构的传热性能分析

电子与封装 2022年第4期22卷 21-26页

作者：李小凤潘中良华南师范大学物理与电信工程学院广州510006

为了探究平板微热管槽道横截面的形状和工质对平板微热管工作性能的影响,运用多物理场有限元仿真软件Comsol对矩形槽、梯形槽和正六边形槽三种平板微热管的热性能进行了有限元仿真。通过比较水和乙醇两种工质的平板热管在加热功率分别为... 详细信息

为了探究平板微热管槽道横截面的形状和工质对平板微热管工作性能的影响,运用多物理场有限元仿真软件Comsol对矩形槽、梯形槽和正六边形槽三种平板微热管的热性能进行了有限元仿真。通过比较水和乙醇两种工质的平板热管在加热功率分别为30 W、40 W和50 W时热管下表面中心点的温度,得出正六边形槽道结构相比于矩形槽道和梯形槽道具有更好的传热性能,而且当平板微热管槽道结构相同时,采用水作工质比乙醇更有利于导热。

关键词：平板微热管传热性能槽道结构工质有限元仿真

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毛细结构对平板热管性能的影响

化工学报 2014年第S1期65卷 359-363页

作者：王晨李艳霞刘中良张广孟张明北京工业大学环境与能源工程学院北京100124 曙光信息产业(北京)有限公司北京100193

详细研究了毛细结构对于平板热管性能的影响,对3种具有同样外形尺寸的深微槽道、交错孔道和双微槽道毛细结构的铜-水平板热管进行了系统的实验研究和分析。研究结果表明,双微槽道热管的热阻最小,深微槽道热管的热阻最大。在轴向导热能... 详细信息

详细研究了毛细结构对于平板热管性能的影响,对3种具有同样外形尺寸的深微槽道、交错孔道和双微槽道毛细结构的铜-水平板热管进行了系统的实验研究和分析。研究结果表明,双微槽道热管的热阻最小,深微槽道热管的热阻最大。在轴向导热能力方面,双微槽道热管的性能最好,其次为交错孔道热管,深微槽道热管最差。在径向均热能力方面,双微槽道热管最好,而深微槽道热管与交错孔道热管的均热能力相近。可见,双微槽道热管是最佳毛细结构,其热阻最小,具有最好的轴向导热性能与径向均热性能,原因是蒸发面和冷凝面上的微槽道结构强化了相变换热,降低了相变热阻。

关键词：热管槽道结构轴向导热径向均热

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平板热管相变传热特性的实验研究

工程热物理学报 2007年第5期28卷 823-825页

作者：张明刘中良马国远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

平板热管具有很好的均热性,能够避免电子器件散热时热点的产生,使热沉具有更好的散热效果。为了研究平板热管的相变传热特性,制作了可视化平板热管,通过实验研究了加热功率、冷却风速、不同工质对平板热管性能的影响。同时,还研究了槽... 详细信息

平板热管具有很好的均热性,能够避免电子器件散热时热点的产生,使热沉具有更好的散热效果。为了研究平板热管的相变传热特性,制作了可视化平板热管,通过实验研究了加热功率、冷却风速、不同工质对平板热管性能的影响。同时,还研究了槽道结构对平板热管内部沸腾换热的强化作用。

关键词：平板热管电子冷却槽道结构沸腾传热

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非均匀槽道平板热管的传热性能实验

重庆大学学报（自然科学版） 2018年第3期41卷 13-20页

作者：侯跃攀崔文智聂秀谢振文重庆大学动力工程学院重庆400044 重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400044

设计加工了2种具有非均匀槽道结构的平板热管并进行实验,分析了充液率和加热功率对平板热管传热性能的影响。结果表明,当平板热管的充液率越高时,其启动所需的时间越长。在同样的加热功率和充液率下,鱼骨形槽道平板热管启动性能更优;充... 详细信息

设计加工了2种具有非均匀槽道结构的平板热管并进行实验,分析了充液率和加热功率对平板热管传热性能的影响。结果表明,当平板热管的充液率越高时,其启动所需的时间越长。在同样的加热功率和充液率下,鱼骨形槽道平板热管启动性能更优;充液率一定时(如60%),在较低功率范围内(60~170 W)鱼骨形槽道平板热管传热性能更好,最小总热阻为0.14℃/W;而交叉槽道平板热管在实验功率范围内(60~350 W)热阻持续降低,其最小总热阻为0.10℃/W。

关键词：平板热管槽道结构热阻传热强化

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新型槽道式平板热管的实验研究

工程热物理学报 2008年第5期29卷 818-820页

作者：张明刘中良马国远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

提出了一种新型槽道式平板热管均热器.这种新型结构能使平板热管均热器具有较强的轴向和径向导热能力。并且能在反重力条件下工作.通过实验验证了其良好的性能,得到了最佳充液量.通过比较平板热管与铜板扩散热阻计算值,得到了平板热管... 详细信息

提出了一种新型槽道式平板热管均热器.这种新型结构能使平板热管均热器具有较强的轴向和径向导热能力。并且能在反重力条件下工作.通过实验验证了其良好的性能,得到了最佳充液量.通过比较平板热管与铜板扩散热阻计算值,得到了平板热管的适用条件.

关键词：平板热管电子冷却槽道结构

磁控溅射铂基催化剂亲疏水性及结构疏水GDL研究

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磁控溅射铂基催化剂亲疏水性及结构疏水GDL研究

作者：刘敏武汉理工大学

学位级别：硕士

质子交换膜燃料电池(PEMFC)由于其高效率、高性能和无污染等优点,可作为发电站、汽车和其他便携式电源领域的动力源,引起了国内外学者的广泛关注。PEMFC在运行过程中的反应产物是水,过量的水会引起水淹,水淹会覆盖催化剂Pt的活性位点,... 详细信息

质子交换膜燃料电池(PEMFC)由于其高效率、高性能和无污染等优点,可作为发电站、汽车和其他便携式电源领域的动力源,引起了国内外学者的广泛关注。PEMFC在运行过程中的反应产物是水,过量的水会引起水淹,水淹会覆盖催化剂Pt的活性位点,阻碍氧气扩散,导致电池性能下降。因此有效的水管理是决定燃料电池性能和耐用性的关键因素。目前燃料电池的水管理面临两大重要课题,一是为制备低Pt电极而发展起来的磁控溅射Pt电极非常亲水,无法得到实际应用,必须改变Pt电极亲水难题;二是大电流工作时产生大量的水要排除,需要进一步提高气体扩散层(GDL)的疏水性。为提高水管理能力,解决水淹问题,本文主要做了以下两方面的工作:一、通过合金化改变Pt的亲疏水性。通过理论计算选取表面能低的Ag元素与Pt合金化,利用磁控溅射技术形成Pt-Ag合金催化剂,对Pt-Ag合金催化剂的表面接触角进行测试,并对Pt-Ag合金催化剂的物相、形貌和电化学催化活性进行研究;二、利用模板压印法制备结构疏水的GDL。利用模板压印技术在碳纸表面刮涂并压印微孔层(MPL),制备具有槽道结构、表面疏水的GDL,并研究了槽道尺寸对GDL疏水性、透气性及孔隙率的影响,最后将槽道结构GDL应用于单电池阴极侧、研究槽道结构GDL对PEMFC电池性能的影响。本文得出的主要结论如下:(1)磁控溅射Pt、Ag金属的表面接触角值均小于理论计算的Pt、Ag金属的表面接触角值,但趋势不变,Ag的表面接触角值还是大于Pt的表面接触角值。大部分Pt-Ag合金遵循复合材料规律,随合金中Ag金属的加入表面接触角增大。但是由于磁控溅射Ag的接触角值只有49.5°,磁控溅射形成Pt-Ag合金后表面并没有达到疏水状态。另外发现一个独特的现象,当形成PtAg合金时表面接触角值为16.0°,小于金属Pt的表面接触角值(30.0°)。(2)溅射PtAg和PtAg薄膜电极的电化学活性面积(ECSA)分别为35.5 m/g和68.2 m/g,均大于纯Pt薄膜电极的ECSA(27.4 m/g),且PtAg合金薄膜电极的ECSA是溅射Pt薄膜电极的2.5倍;Pt、PtAg、PtAg薄膜电极的面积比活性(SA)分别为717.4μA/cm、637.6μA/cm和852.7μA/cm,PtAg合金薄膜电极的SA高于溅射Pt薄膜电极135.3μA/cm;说明Pt-Ag合金催化剂具有比纯Pt更好的电催化性能。(3)槽道结构GDL表面接触角均大于平面GDL,且随着槽道宽度变窄,GDL表面粗糙度增大,表面接触角逐渐增大,当槽道宽度为75μm时,GDL表面接触角为148.5°,显示出高的疏水表面特性。(4)三种槽道结构GDL气体渗透率相差不大,但是均优于平面GDL,三种槽道结构GDL的气体渗透率相对于平面GDL提升50%。(5)在高电流密度下,槽道结构GDL的电池性能优于平面GDL,尤其是槽道宽度为75μm时,电池性能最佳。100%RH加湿、电流密度为3000 m A/cm时,槽道宽度为75μm的GDL的电池所能达到的最大功率相比于平面GDL的电池最大功率提升了11.1%;随着加湿度的降低,在高电流密度下,槽道宽度为75μm的GDL的电池性能优势更加明显,25%RH加湿、电压为0.5 V时,槽道宽度为75μm的GDL的电池所能达到的最大功率相比于平面GDL的电池最大功率提升了18.1%。槽道宽度越窄,电池性能越好。

关键词：气体扩散层槽道结构磁控溅射质子交换膜燃料电池

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非均匀槽道平板热管传热性能实验

非均匀槽道平板热管传热性能实验

作者：侯跃攀重庆大学

学位级别：硕士

随着信息技术的快速发展,电子元件的高频化和微型化趋势对热管理技术提出了更严苛的要求。作为高效传热元件,平板热管以相变传热为基础,其结构简单、成本低廉、导热性和适应性优良,因此在微电子元器件散热领域有广阔的发展前景。随着研... 详细信息

随着信息技术的快速发展,电子元件的高频化和微型化趋势对热管理技术提出了更严苛的要求。作为高效传热元件,平板热管以相变传热为基础,其结构简单、成本低廉、导热性和适应性优良,因此在微电子元器件散热领域有广阔的发展前景。随着研究的深入,如何尽可能减小热阻,提高临界热流密度成为优化设计的主要方向。实验设计加工了两种具有非均匀槽道结构的平板热管,并对平板热管启动性能和传热性能展开了实验研究。主要工作内容和结论包括:(1)实验过程中实时监测了热管压力、温度等响应特性。当热管启动时,腔体内压力突然上升,并伴随波动现象;将热阻R作为衡量腔体内相变传热强度的指标,随着加热功率的不同,热阻在整个加热过程的响应状态也存在差异。总的来说,加热功率较低时,工质未达到沸腾状态,热量主要通过液体内部导热和表面蒸发作用传递。因此,R上升后即保持稳定状态;在100W50W范围内,工质被加热一段时间后发生相变,R出现下降,然后趋于稳定;功率过高时(210W),腔体内部发生局部烧干,R下降后又出现回升现象,且加热功率越高,回升后的热阻越大。(2)测试了在60W50W范围内,功率的变化对热管启动性能、热阻大小、热源温度高低等传热性能的影响。结果表明,功率越大,热管启动所需的时间越短,且充液率相同时,交叉槽道平板热管启动更快;在60W70W鱼骨形槽道平板热管的传热性能更强;170W50W范围内,交叉槽道平板热管对应的热源温度更低且防烧干能力和均温性更强。(3)实验中热管以去离子水为工作液体,测试了充液率在0%0%时热管的传热性能。加热功率相同时,充液率越高,热管启动所需时间越长。当加热功率不同时,两平板热管的热阻随充液率的大小呈现出两种变化趋势:Q150 W,随充液率的增大,热阻迅速下降并趋于稳定。

关键词：平板热管槽道结构热阻传热强化