微通道換熱的案例
積鼎 VirtualFlow 案例 | 環(huán)路熱管相變換熱模擬，實(shí)現(xiàn)微通道氣液兩相、單相及流固耦合仿真計(jì)算
微通道熱管技術(shù)正引領(lǐng)多個(gè)行業(yè)邁向更高效、更環(huán)保的未來(lái)。在制冷空調(diào)領(lǐng)域，微通道換熱器以其高效傳熱與緊湊設(shè)計(jì)，成為提升能效的關(guān)鍵；在通信與電子行業(yè)，它有效解決了高密度設(shè)備散熱難題，助力綠色節(jié)能；交通運(yùn)輸業(yè)中，微通道換熱器助力新能源汽車及傳統(tǒng)車輛空調(diào)系統(tǒng)升級(jí)，同時(shí)拓展至軌道交通與航空領(lǐng)域。化工與能源行業(yè)同樣受益，微通道技術(shù)提高了熱交換效率，促進(jìn)了清潔能源的高效利用。此外，在生物醫(yī)療領(lǐng)域，微通道技術(shù)的精確溫控為藥物傳遞、細(xì)胞培養(yǎng)等提供了新可能。
1. 項(xiàng)目背景
環(huán)路熱管是指一種回路閉合環(huán)型熱管。一般由蒸發(fā)器、冷凝器、儲(chǔ)液器以及蒸氣和液體管線構(gòu)成。其工作原理為：對(duì)蒸發(fā)器施加熱載荷，工質(zhì)在蒸發(fā)器毛細(xì)芯外表面蒸發(fā)，產(chǎn)生的蒸氣從蒸氣槽道流出進(jìn)入蒸氣管線，繼而進(jìn)入冷凝器冷凝成液體并過(guò)冷，回流液體經(jīng)液體管線進(jìn)入液體干道對(duì)蒸發(fā)器毛細(xì)芯進(jìn)行補(bǔ)給，如此循環(huán)，而工質(zhì)的循環(huán)由蒸發(fā)器毛細(xì)芯所產(chǎn)生的毛細(xì)壓力驅(qū)動(dòng)，無(wú)需外加動(dòng)力。由于冷凝段和蒸發(fā)段分開，環(huán)路式熱管廣泛應(yīng)用于能量的綜合應(yīng)用以及余熱的回收。
環(huán)路熱管能將制冷機(jī)的冷量遠(yuǎn)距離傳輸至受控元件,同時(shí)隔離制冷機(jī)對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的電磁和機(jī)械震動(dòng)干擾，環(huán)路熱管管線具有一定的柔性，方便在航天器內(nèi)靈活布局。
由于冷凝段和蒸發(fā)段分開，環(huán)路式熱管廣泛應(yīng)用于能量的綜合應(yīng)用以及余熱的回收。但是其結(jié)構(gòu)緊湊、面對(duì)長(zhǎng)距離以及多點(diǎn)復(fù)雜的高熱流密度熱源的散熱現(xiàn)象，普通的測(cè)量設(shè)備很難精確的測(cè)量相變過(guò)程的溫度、速度等參數(shù)的變化；同時(shí)試驗(yàn)的周期較長(zhǎng)，費(fèi)用很高，導(dǎo)致研發(fā)周期和成本都急劇增加。
針對(duì)上述現(xiàn)象，用戶單位某物理研究所提出需要環(huán)路熱管相變換熱整體解決方案，幫助其在熱管的研發(fā)設(shè)計(jì)前期，用仿真替代一部分試驗(yàn)，縮短研發(fā)周期。
展開 分布式參數(shù)模型在微通道環(huán)路熱管熱管理中的應(yīng)用
最重要的是，將環(huán)路熱管應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心的熱管理，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱抗干擾能力弱、空調(diào)制冷能耗高的缺點(diǎn)。此外，微通道平行流換熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊、制冷劑充注量少、傳熱性能好的優(yōu)點(diǎn)，目前主要應(yīng)用于汽車空調(diào)、小型制冷設(shè)備等。因此，采用微通道并流換熱器作為L(zhǎng)HP的蒸發(fā)段和冷凝段是一種新型高效的散熱方式，具有良好的散熱效果。在充電站、數(shù)據(jù)中心等封閉機(jī)柜散熱領(lǐng)域具有較高的應(yīng)用前景。
02
成果掠影
近期，東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院陳振乾教授團(tuán)隊(duì)提出了三維分布參數(shù)模型并結(jié)合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，研究了填充率、高度差、換熱器結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)對(duì)MCLHP系統(tǒng)傳熱性能的影響。研究團(tuán)隊(duì)特別提出了泵輔助MCLHP來(lái)提高傳熱能力。分布參數(shù)模型與響應(yīng)面法相結(jié)合的模擬表明，最大傳熱能力為1.402 kW，填充率為79.7%。雖然改變結(jié)構(gòu)參數(shù)會(huì)提高傳熱能力，但它將通過(guò)增加空間結(jié)構(gòu)和空氣阻力來(lái)補(bǔ)償。研究所提出的泵輔助MCLHP系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)行，傳熱能力高達(dá)4kW，在充電樁和數(shù)據(jù)中心等高熱通量冷卻中具有潛在的應(yīng)用前景。相關(guān)研究成果以“Application of distributed parameter model in thermal management of microchannel loop heat pipe”為題發(fā)表于《Applied Thermal Engineering》。
展開 技術(shù)流 | DfAM底層通用技術(shù)之微通道散熱設(shè)計(jì)
微通道換熱器，指的是水力直徑在10-1000μm的換熱器。按外形尺寸可分為：微型微通道換熱器和大尺度微通道換熱器。該技術(shù)所采用的結(jié)構(gòu)緊湊、換熱效率高、質(zhì)量輕、運(yùn)行安全可靠，因此微通道換熱器技術(shù)近些年來(lái)越來(lái)越受到關(guān)注，在微電子、航空航天、醫(yī)療、化學(xué)生物工程、材料科學(xué)、高溫超導(dǎo)體的冷卻、薄膜沉積中的熱控制、強(qiáng)激光鏡的冷卻, 以及其他一些對(duì)換熱設(shè)備的尺寸和重量有特殊要求的場(chǎng)合中有重要的應(yīng)用前景。
與普通換熱器相比, 微型換熱器的主要特點(diǎn)在
于單位體積內(nèi)的換熱面積很大
。相應(yīng)地, 其單位體積傳熱系數(shù)
高達(dá)幾十到幾百M(fèi)W/( m 3 K)
, 比普通換熱器要
高1～2個(gè)數(shù)量級(jí)
。
圖1 微通道換熱器的應(yīng)用
本文主要基于Ansys軟件對(duì)不同微通道換熱器的性能進(jìn)行了相應(yīng)的分析。
展開 技術(shù)鄰周報(bào)Q12：復(fù)合材料/Ansys非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格/Abaqus/數(shù)字孿生/XFEM/減速器/DfAM/二次開發(fā)/DEFORM
6、技術(shù)流 | DfAM底層通用技術(shù)之微通道散熱設(shè)計(jì)
作者：安世亞太
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微通道換熱器，指的是水力直徑在10-1000μm的換熱器。按外形尺寸可分為：微型微通道換熱器和大尺度微通道換熱器。該技術(shù)所采用的結(jié)構(gòu)緊湊、換熱效率高、質(zhì)量輕、運(yùn)行安全可靠，因此微通道換熱器技術(shù)近些年來(lái)越來(lái)越受到關(guān)注，在微電子、航空航天、醫(yī)療、化學(xué)生物工程、材料科學(xué)、高溫超導(dǎo)體的冷卻、薄膜沉積中的熱控制、強(qiáng)激光鏡的冷卻, 以及其他一些對(duì)換熱設(shè)備的尺寸和重量有特殊要求的場(chǎng)合中有重要的應(yīng)用前景。
7、使用Sesam HydroD計(jì)算排水體積的方法
作者：
↓↓↓→↓↓↓
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1815308
Sesam軟件包中的HydroD模塊提供了一個(gè)Buoyancy Calculator工具，可用于計(jì)算浮體的排水體積。
8、DEFORM Cogging模塊：芯軸拔長(zhǎng)
作者：
工科小學(xué)生
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1815345
本次案例是一個(gè)6道次的拔長(zhǎng)案例，首先進(jìn)入到MO界面選擇Cogging模塊。
9、hypemesh二次開發(fā)-自動(dòng)創(chuàng)建螺栓連接
作者：
simjoy
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本文要實(shí)現(xiàn)的主要功能為運(yùn)用hypemesh軟件，實(shí)現(xiàn)螺栓連接的半自動(dòng)化創(chuàng)建，提升建模效率和準(zhǔn)確度。
展開 
基于HyperWorks風(fēng)冷翅片多目標(biāo)優(yōu)化研究
CFD模擬技術(shù)的應(yīng)用不僅能得到很多實(shí)驗(yàn)所無(wú)法得到的數(shù)據(jù)，而且可大大節(jié)約開發(fā)設(shè)計(jì)成本，縮短研發(fā)周期[1-2]，目前已成為和流體相關(guān)產(chǎn)品最重要的研發(fā)工具，對(duì)換熱器研發(fā)尤其如此。
微通道換熱器在最近十幾年里發(fā)展迅速，已逐漸居于空調(diào)行業(yè)和汽車行業(yè)換熱器的主導(dǎo)地位。微通道換熱器通常采用風(fēng)冷式開窗翅片，翅片的換熱性能和風(fēng)阻取決于翅片的結(jié)構(gòu)形狀。為找到最優(yōu)的形狀尺寸，本文應(yīng)用CFD方法對(duì)翅片周圍風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行了研究。
本文首先建立了風(fēng)冷翅片的CFD模型，然后針對(duì)翅片高度和翅片間距創(chuàng)建形狀變量進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，為設(shè)計(jì)人員提供了一定的參考依據(jù)。
2 初始模型
2.1 模型描述
如圖1所示為微通道換熱器，由于微通道換熱器翅片呈周期對(duì)稱性結(jié)構(gòu)，因此為減小計(jì)算工作量，截取圖示部分作為計(jì)算單元，模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)如表1所示。
2.2 模型假設(shè)
翅片管換熱器扁管內(nèi)為高溫冷媒，熱量由此作為熱源傳向管外翅片側(cè)，翅片側(cè)有環(huán)境風(fēng)吹過(guò)實(shí)現(xiàn)散熱，其主要假設(shè)為：
1)流動(dòng)充分發(fā)展，為穩(wěn)態(tài)湍流。
2)空氣物性為常數(shù)，且為不可壓縮流動(dòng)。
3)扁管壁面溫度為均勻恒溫。
4)忽略輻射換熱。
5)翅片管材質(zhì)熱物性在所模擬溫度范圍內(nèi)為定值。
3 模型計(jì)算
3.1模型網(wǎng)格劃分
基于有限元法（伽遼金最小二乘法）的AcuSolve在四面體單元上能保持很高的精度，因此在劃分網(wǎng)格時(shí)在翅片附近區(qū)域采用易生成的全四面體網(wǎng)格，而在其它區(qū)域采用六面體網(wǎng)格來(lái)降低網(wǎng)格數(shù)量。本文采用HyperMesh劃分模型的2D表面網(wǎng)格，然后導(dǎo)入AcuSolve的專用前處理器AcuConsole生成非結(jié)構(gòu)四面體和六面體混合網(wǎng)格，節(jié)點(diǎn)數(shù)49萬(wàn)，單元數(shù)300萬(wàn)。為了讓流動(dòng)充分發(fā)展，翅片前端流體域來(lái)流長(zhǎng)度為1倍翅片長(zhǎng)度，后方為3倍翅片長(zhǎng)度。翅片表面網(wǎng)格和體網(wǎng)格如圖2，圖3所示。
展開 熱管理近期行業(yè)動(dòng)態(tài)速覽
本輪融資將用于擴(kuò)大產(chǎn)能，將獨(dú)有的熱交換設(shè)備和微反應(yīng)裝備解決方案，向化工、能源、汽車、軍工等眾多應(yīng)用領(lǐng)域，做進(jìn)一步擴(kuò)展。
沈氏科技成立于2005年，是國(guó)家重點(diǎn)支持的“專精特新”小巨人企業(yè)，自成立來(lái)一直致力于高效節(jié)能型熱交換器及熱管理系統(tǒng)解決方案的研發(fā)、制造、銷售與服務(wù)，業(yè)務(wù)范圍包括同軸換熱器、殼盤管換熱器、殼管換熱器、微通道換熱器等換熱器以及微反應(yīng)器等微化工裝備。
在微通道換熱器領(lǐng)域，沈氏科技微通道產(chǎn)品采用全球領(lǐng)先的擴(kuò)散焊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)熱交換系統(tǒng)和化工制備系統(tǒng)的綠色、高效、安全和輕量化。產(chǎn)品具備高效緊湊、適用介質(zhì)廣、材料多樣化、耐壓高、高效率、耐低溫、可定制化等產(chǎn)品特點(diǎn)。
03
萊爾德新品發(fā)布：性能優(yōu)異的單組分點(diǎn)膠類導(dǎo)熱填隙材料Tputty? 910
Tputty? 910 單組分點(diǎn)膠類導(dǎo)熱填隙材料
3.1 產(chǎn)品描述
Tputty? 910的熱導(dǎo)率為 9.1 W/mK，其導(dǎo)熱性能在單組分點(diǎn)膠類導(dǎo)熱填隙材料中處于領(lǐng)先地位。該點(diǎn)膠類導(dǎo)熱填隙材料能最大程度降低裝配過(guò)程中對(duì)元器件的應(yīng)力，同時(shí)兼具傳統(tǒng)導(dǎo)熱墊的可靠性。Tputty? 910 是一款柔軟、貼服、熱阻極低、可靠性極高的高熱導(dǎo)率點(diǎn)膠類填隙材料。
展開 4大微型制冷系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
5 微型換熱器和壓縮機(jī)
制冷系統(tǒng)微型化，制冷系統(tǒng)部件也要求微型化、高效、緊湊。
5．1 微型換熱器發(fā)展現(xiàn)狀
換熱器種類繁多，有套管式、管殼式、板翅式、蓄熱式等，與此同時(shí)，很多新形式的換熱器也在不斷研發(fā)出來(lái)，以適應(yīng)于不同的場(chǎng)合。
在微型制冷系統(tǒng)中，應(yīng)用較多的有平行流換熱器，如圖 15 所示的平行流換熱器，尺寸為 120 mm × 120 mm × 34 mm，換熱量為 600 W，換熱效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。
E． Borquist 等設(shè)計(jì)了一種用銅制造的微通道換熱器，如圖 16 所示。使用電鍍技術(shù)制造出寬為 300 μm，高為 120 μm 的微通道，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模 擬的方法進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，當(dāng)施加熱載荷為8. 7 kW/m2 時(shí)，干通道換熱能力為 7. 6 kW/m2 ，濕通道的換熱能力為 8. 3 kW/m2 。
5．2 微型壓縮機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀
常用的制冷壓縮機(jī)有活塞壓縮機(jī)、滾動(dòng)轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)、 雙螺桿壓縮機(jī)、渦旋壓縮機(jī)等，其中微型壓縮機(jī)中以 滾動(dòng)轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)應(yīng)用最為廣泛。
表 3 列舉了國(guó)外廠家生產(chǎn)的比較有代表性微型 滾動(dòng)轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)及關(guān)鍵參數(shù)
文章來(lái)源：制冷空調(diào)換熱器
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展開 3D打印飛機(jī)蒙皮的散熱或除冰組件
熱管理系統(tǒng)包括與熱活性裝置熱連通的微通道組件，微通道組件可以是傾斜微通道組件，S通道組件或波狀翅片組件。3D打印技術(shù)在制造這些復(fù)雜的組件方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
而關(guān)于在飛機(jī)蒙皮外表面3D打印組件，根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)研究，美國(guó)Sunlight Products提出了3D打印防冰組件。
而另外一家公司，THALES則是提出了安裝在飛機(jī)蒙皮上的平面設(shè)備加熱回路，該熱力回路具有閉合回路用于傳熱液體的循環(huán)，傳熱流體循環(huán)的閉合回路是具有空部分的管狀通道。閉合回路包括與飛行器的功能元件相關(guān)聯(lián)的蒸發(fā)器。而通過(guò)3D打印-增材制造方法來(lái)制造探頭，和管狀通道。
參考資料：CN105416563A ，US 20150122947 A1，US 20170029126 A1
來(lái)源：3D科學(xué)谷
展開 走近科研團(tuán)隊(duì)系列報(bào)道：長(zhǎng)春理工大學(xué)激光加工技術(shù)研究中心
產(chǎn)業(yè)化推廣案例
*項(xiàng)目簡(jiǎn)介
將激光焊接技術(shù)應(yīng)用于以不銹鋼、工業(yè)純鎳和工業(yè)純鈦等為材料的板式換熱器生產(chǎn)制造領(lǐng)域。通過(guò)方便科學(xué)的焊接工裝設(shè)計(jì)、激光焊接工藝參數(shù)優(yōu)化及氣體保護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)，達(dá)到焊縫無(wú)裂紋、氣孔等缺陷；焊縫強(qiáng)度大于母材的95%；在3.9MPa壓力下無(wú)液體滲漏等技術(shù)指標(biāo)。實(shí)現(xiàn)了板式換熱器高效精密密封焊接，解決了換熱器在高溫、高壓及腐蝕性介質(zhì)條件下安全、可靠工作的難題，擴(kuò)大了換熱器在石油、化工、動(dòng)力、冶金等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。該項(xiàng)目經(jīng)專家鑒定，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，2017年獲吉林省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
該項(xiàng)研究技術(shù)已在四平市巨元瀚洋板式換熱器有限公司得到成果轉(zhuǎn)化，并產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。不但擴(kuò)大了板式換熱器的工作與應(yīng)用范圍，還提升了產(chǎn)品的技術(shù)含量與附加值，提高了產(chǎn)品的檔次，增強(qiáng)了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)我國(guó)板式換熱器產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步具有重要意義，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。從2014年到2016年，3年內(nèi)四平市巨元瀚洋板式換熱器有限公司在激光焊接板式換熱器領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了新增產(chǎn)值4.9億元，新增利潤(rùn)3651萬(wàn)元，新增稅收4708萬(wàn)元的業(yè)績(jī)，為公司帶來(lái)了新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，也成為公司的亮點(diǎn)。
*關(guān)鍵技術(shù)
1、換熱器板片對(duì)激光焊接變形控制研究
采用有限元數(shù)值模擬分析的方法，優(yōu)化板片對(duì)焊接裝夾條件和焊接順序，獲得了最小焊接變形工藝。
展開 基于滾動(dòng)轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)微型制冷系統(tǒng)的研究進(jìn)展分析
2 微型制冷系統(tǒng)
隨著微通道換熱器、微型壓縮機(jī)等微型技術(shù)的進(jìn)步，制冷系統(tǒng)迅速向輕量化與集成化方向發(fā)展，并且以其緊湊、輕便、高性能等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛認(rèn)可。目前微型制冷系統(tǒng)主要分為：蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)、吸收式制冷系統(tǒng)與半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)3種。對(duì)于吸收式制冷系統(tǒng)，系統(tǒng)對(duì)其化學(xué)燃料與初始能量源的要求不高，多采用環(huán)境友好型的制冷工質(zhì)，具有低噪聲、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。但由于熱化學(xué)壓縮機(jī)的部分零部件無(wú)法進(jìn)行集成化處理，導(dǎo)致整體機(jī)構(gòu)體積過(guò)大。目前吸收式制冷系統(tǒng)主要被應(yīng)用于熱工、化工、冶金等大量產(chǎn)生廢熱的工業(yè)領(lǐng)域。對(duì)于目前半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)行業(yè)，由于沒(méi)有壓縮機(jī)與制冷劑等模塊的空間要求，使半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)獲得了良好的操作性與適應(yīng)性，由于不需要泵機(jī)，系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲也相對(duì)較弱。但受限于半導(dǎo)體的冷端與熱端的散熱區(qū)域面積，無(wú)法正常散去的熱量需要借助其他輔助手段進(jìn)行散熱，這也變相增加了系統(tǒng)集成化與微型化的實(shí)現(xiàn)難度。目前半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)主要應(yīng)用于電池包散熱、液體冷卻散熱、熱管散熱等領(lǐng)域。對(duì)于蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)，其作為發(fā)展歷史最久，應(yīng)用最為成熟的一種制冷系統(tǒng)，相比之下具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、集成化高等優(yōu)點(diǎn)，但蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)仍具有噪聲、摩擦、振動(dòng)等問(wèn)題。另外，蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)中壓縮機(jī)出口蒸氣的過(guò)熱度過(guò)高，也會(huì)進(jìn)而導(dǎo)致換熱器換熱性能降低、冷凝壓力過(guò)高，大幅提高系統(tǒng)功耗。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前，制冷行業(yè)中的95%的設(shè)備都應(yīng)用了蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)，應(yīng)用范圍廣泛且發(fā)展趨勢(shì)良好。故本文將微型蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)作為主要研究對(duì)象。
2.1 蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)原理
目前常見(jiàn)的單級(jí)微型蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)如圖1所示，其主要由4部分組成，分別是壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流元件與換熱器。
展開 一種用于數(shù)據(jù)中心的間接液冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與性能研究
服務(wù)器的冷卻技術(shù)一般分為風(fēng)冷、液冷、熱傳導(dǎo)和智能冷卻技術(shù)。液冷技術(shù)以其散熱性能高、能效好、可靠性高的特點(diǎn)，成為未來(lái)邊緣計(jì)算服務(wù)器熱管理的最佳選擇。服務(wù)器的液冷技術(shù)主要分為兩類:直接液冷和間接液冷。浸沒(méi)式液冷技術(shù)是直接液冷的主要形式。浸沒(méi)式液冷需要改變服務(wù)器架構(gòu)以適應(yīng)浸入式系統(tǒng)，成本昂貴，與直接液冷相比，間接液冷技術(shù)不需要對(duì)服務(wù)器架構(gòu)進(jìn)行太多調(diào)整。
間接液冷技術(shù)具有實(shí)現(xiàn)服務(wù)器完全液冷的潛力和良好的節(jié)能效果，但所涉及的配套設(shè)備較為復(fù)雜。此外，室外循環(huán)液冷管道大多受環(huán)境影響，存在冷卻劑污染問(wèn)題。基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和維護(hù)規(guī)范的不成熟導(dǎo)致更多的研究和開發(fā)側(cè)重于小型或單機(jī)柜原型測(cè)試。此外，大多數(shù)液冷服務(wù)器都存在冷卻劑泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，這也是用戶對(duì)液冷服務(wù)器接受度低的重要原因。目前微通道強(qiáng)制對(duì)流換熱與熱管相變高效換熱相結(jié)合是未來(lái)大功率電子芯片散熱領(lǐng)域的突出研究趨勢(shì)，可有效解決液體泄漏風(fēng)險(xiǎn)。
02
成果掠影
近期，華南理工大學(xué)的潘敏強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)邊緣數(shù)據(jù)中心服務(wù)器受冷卻技術(shù)的制約的問(wèn)題，提出了邊緣數(shù)據(jù)中心服務(wù)器集成間接液冷系統(tǒng)的概念。本文提出了一種集成微通道的間接液冷系統(tǒng)。采用傳統(tǒng)風(fēng)冷與液冷相結(jié)合的冷卻方式。處理器的熱量由循環(huán)冷卻液帶走，服務(wù)器內(nèi)其他加熱裝置采用傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱。首先，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬對(duì)影響系統(tǒng)性能的因素進(jìn)行了研究。然后，對(duì)系統(tǒng)的傳熱性能、流動(dòng)特性和穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。最后，采用數(shù)值模擬方法對(duì)風(fēng)冷和液冷服務(wù)器的溫度控制能力進(jìn)行了比較和分析。
結(jié)果表明，當(dāng)芯片表面溫度和熱阻降低時(shí)，增大流量可以改善芯片的散熱性能。但流量的進(jìn)一步增加減緩了這一趨勢(shì)。系統(tǒng)的散熱性能也隨著冷卻液溫度的升高而降低。
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特斯拉閥協(xié)同毛細(xì)微柵欄結(jié)構(gòu)熱沉?
來(lái)源 |
Nature Communications，傳熱傳質(zhì)青委會(huì)
原文 | https://doi.org/10.1038/s41467-023-39289-5
01
背景介紹
微通道流動(dòng)沸騰傳熱是一種較為理想的氣液兩相散熱技術(shù)，具有散熱效率高、均溫性好等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在100W/cm2以上量級(jí)高熱流密度功耗元器件冷卻散熱領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，微通道流動(dòng)沸騰在實(shí)際應(yīng)用中長(zhǎng)期存在著兩相逆流不穩(wěn)定性和流型混沌無(wú)序等瓶頸問(wèn)題，嚴(yán)重影響其散熱能力和工作穩(wěn)定性。因此，如何抑制兩相逆流不穩(wěn)定性、形成定向有序的高效傳熱流型，已成為微通道流動(dòng)沸騰傳熱強(qiáng)化的前沿?zé)狳c(diǎn)問(wèn)題。
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成果掠影
東南大學(xué)陳永平教授、李文明教授與香港理工王鉆開教授研究團(tuán)隊(duì)受到“流體二極管”—特斯拉閥的啟發(fā)，原創(chuàng)性地開發(fā)了一種新型微通道流動(dòng)沸騰散熱熱沉。該熱沉通道采用周期性特斯拉閥結(jié)構(gòu)流道充分抑制氣液兩相逆流，同時(shí)配合側(cè)壁毛細(xì)微柵欄結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)形成穩(wěn)定持久的側(cè)壁面薄液膜，實(shí)現(xiàn)了氣液兩相工質(zhì)的定向有序流動(dòng)和穩(wěn)定高效的薄液膜蒸發(fā)傳熱，顯著提升了微通道流動(dòng)沸騰的穩(wěn)定性和傳熱性能。相較傳統(tǒng)光滑平直微通道熱沉，該型熱沉在總流量為0.36kg/h條件下的流動(dòng)沸騰換熱系數(shù)和散熱熱流密度分別提高了6倍和5倍，可達(dá)175 kW/cm2K和830 W/cm2。同時(shí)，研究還探明了該型熱沉換熱性能的躍升現(xiàn)象，并發(fā)現(xiàn)通道出口蒸汽干度0.25是其沸騰換熱性能躍升的閾值。這項(xiàng)工作為開發(fā)更為高效穩(wěn)定的微通道氣液兩相散熱冷卻技術(shù)提供了嶄新思路。
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