Intel公司的Sauciuc[8]等分析了CPU热量呈现以及其冷却技术,冷却工质在微通道散热器内吸收了热量后在泵的驱动下进入风冷系统,由于此风冷系统可以将尺寸做大,这样可以大大提高整个微通道散热系统的散热能力。
刘志刚[9]通过采用恒壁温和恒热流两种不同的加热方式对微石英管进行加热。在恒壁温加热条件下,以蒸馏水为工质,流过内径分别为242μm、315μm和520μm的石英管,采用饱和水蒸气来加热石英管,实现定温加热以研究石英管内部的换热。实验结果表明,在Re较低的时候,微石英管内部的Nu低于常规经典的换热准则方程式的解,但Re增加到1600~1900时,为石英管内部的Nu与过渡流准则方程式的解基本一致;当Re增加到3500~5000时,为石英管内部换热的Nu达到常规尺度下的湍流换热方程式的解。
微通道换热器以其高效的传热性能、较强的抗腐蚀性、紧凑的结构及价格上的优势正逐步应用于商业、家用制冷空调领域。随着我国在钎焊领域的投入,统一的行业标准形成及蒸发器、热泵关键技术问题的解决,微通道换热器必将得到广泛的使用。
1.2.3 微通道散热器目前的利用
(1) 微电子方面应用
高性能微通道散热器对于微电子有着重要的推动作用,微电子领域遵循摩尔定律飞速发展,伴随晶体管集成度的不断提高, 高速电子器件的热密度已达5~10MW/ m2,散热已经成为其发展的主要瓶颈,微通道换热器取代传统换热装置已成必然趋势。与目前笔记本电脑的CPU做例子,已有相当一部分采用微通道散热器解决了其冷却功能,一般的微型热管的直径为3mm左右,普通风扇和它相比,实在是小巫见大巫,优点十分明显。针对电子冷却的特定要求,现在已经开发了重力辅助热管柔性回路热管、平板型电子冷却热管和微型空气对空气换热管等多种微型管道。直接运用买入芯片硅衬底中的微型热管已经开发,可代替在集成电路中起导热作用的金刚石膜。这种微型热管体积已经小到热管中热蒸汽和液体界面尺寸和热管的水力半径可比的程度。但是实际运用于电脑中还不是很完善。
在电子器械中金刚石是散热能力很不错的材料,但是成本实在是承受不起,现在正在研究能够取代金刚石然后能推广于生产的高导热材料。而且在改进加工工艺,改变材料的情况下,解决微通道流动液体堵塞问题也值得思考。美国Cooligy公司推出的产品,其生产的水冷是芯片可以缓解散热器的噪声、稳定性还有集成性,但是在低雷诺数的情况下微流体的流动问题如何解决,还需研究。不过随着微通道的逐步完善,散热器本身的技术未来必定有很大的发展潜力和市场需求。
同时在嵌入式技术及高性能运算依赖程度较高的航空航天、现代医疗、化学生物工程等诸多领域,微通道换热器将有具广阔的应用前景。
(2) 空调方面应用
前几年,随着铜材价格上涨,微通道换热元件在家用和商用空调方面得到不错应用。但是最近,由于某些原因,有色金属材料市场不景气,研究空调的热情也逐步减少,但是在国外,像美国的Cortland ETL公司[10]就专门研究空调设备研究。美国Cortland的ETL实验室是美国能源部唯一认可的单元机能力以及能效测试机构。他们主要在机型上采用微通道散热器作为冷凝器进行反复实验测试,如不同风量时,对微通道散热器换热量的影响;相同空气流量下,不同流路布置对微通道换热器热量的影响等等。不同实验采用的不同实验数值他们都是用美国国内不同厂家的设备提供进行研究的,这样更加能够体现实验数据的价值。
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