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1、第8期機(jī)械設(shè)計(jì)與制造2010年8月MachineryDesign&Manufacture文章編號(hào)：1001—3997(2010)08—0097—03微矩形溝槽熱管傳熱極限模型和實(shí)驗(yàn)研究練彬歐元賢(華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院，廣州510641)Amathematicalmodelandexperimentalinvestigationonmaximumheattransportcapacityofmicroheatpipewitharectangle—grOOVedwickstructureLIANBin．OUYuan—xian(
2、SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510641，China)；【摘要】對(duì)微矩形溝槽熱管的傳熱極限進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)討論分析熱管工質(zhì)物性群數(shù)Nl、l幾何結(jié)構(gòu)群數(shù)Ge和重力比數(shù)Hg三者對(duì)其傳熱極限的影響作用。研究表明，Qc與Ge和Hg呈近似指數(shù)l增長(zhǎng)變化，而與N1成線性增長(zhǎng)關(guān)系。熱管運(yùn)行于較高溫度、合理的幾何結(jié)構(gòu)和有效利用重力的輔助作用，；可明顯提高熱管的傳熱能力，同時(shí)也證明了該傳熱極限模型的正確
3、性。l；關(guān)鍵詞：微型熱管；矩形溝槽；傳熱極限；數(shù)學(xué)建模；實(shí)驗(yàn)研究l【Abstract】Themodelonmaximumheattransportcapacityhasbeenestablished，whichisformicroheatpipewith。rectangle-groovedwickstructure．Andalsodiscusstheimpactofthethreeparameters，iwhichareN1，GeandHg，ontheheattramportlimitsthroughexperimentalinve
4、stigateon．Thestudyhas；shownthatthehigheroperationtemperature，0reasonablegeometricstructureandeffectiveuseofellgravitysupporting，cansignifcantlyincreasetheheattransfercapacity．Anditalsodemonstratedthat}modelonheattransfercapacityformicroheatpipeiscorrect．iiKeywords：Micr
5、oheatpipe；Rectanglegrooved；Heattransferlimit；Mathematicalmodel；Ex-{perimentalinvestigationl中圖分類(lèi)號(hào)：TH16，TK124，TK172．4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A1引言(△p)一卸f++邸b+卻最大毛細(xì)壓頭(邸)一取決于工質(zhì)表面張力和吸液芯結(jié)構(gòu)，微型熱管理論首先源于Cotter，他于1984年提出初步數(shù)學(xué)而流體流動(dòng)各項(xiàng)阻力與熱功率Q相關(guān)。顯然，“=”表示達(dá)到了毛模型ll_。KhrstalevD等對(duì)微熱管進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明細(xì)傳熱極限狀態(tài)，最大
6、傳熱量即()r稱(chēng)為毛細(xì)極限。一般電子產(chǎn)品槽道熱管具有較好的傳熱能力121。BalramSuman等對(duì)一種v型槽散熱用熱管，由于蒸汽密度和粘度比液體小得多，蒸汽流動(dòng)壓降道熱管進(jìn)行了理論建模和實(shí)驗(yàn)研究[31。A．j．Jiao等對(duì)一種梯形微溝△p和液一汽界面剪切壓降△p均可忽略，液體流動(dòng)壓降卸。和槽熱管的蒸發(fā)傳熱特性進(jìn)行研究。曲燕等研究了不同放置傾角重力壓差為制約熱管傳熱能力的主要因素。因此，毛細(xì)傳熱下梯形軸向槽道熱管的傳熱特．I生l引。蘇俊林等研究了微小矩形多極限狀態(tài)時(shí)，流動(dòng)平衡方程可表達(dá)為：槽道平板熱管的傳熱性能。實(shí)驗(yàn)表明，影響熱管傳
7、熱能力的三大(△p)一=△p+ap(1)主要因素為：熱管工質(zhì)物性、幾何結(jié)構(gòu)和重力比數(shù)，其中工質(zhì)物性2．1最大毛細(xì)壓頭和重力比數(shù)又會(huì)隨傳熱功率而變化。然而上述對(duì)熱管的研究，均當(dāng)液、汽兩相共存時(shí)，在液一汽界面處會(huì)形成彎月面，如圖1沒(méi)體現(xiàn)出這三個(gè)因素與熱管傳熱能力影響關(guān)系。(a)所示。對(duì)于矩形槽道吸液芯結(jié)構(gòu)，彎月面產(chǎn)生的毛細(xì)力，可根本文從工質(zhì)物性群數(shù)、幾何結(jié)構(gòu)群數(shù)和重力比數(shù)三方面對(duì)微矩形溝槽熱管進(jìn)行傳熱極限數(shù)學(xué)建模和實(shí)驗(yàn)研究。利用數(shù)群研究據(jù)Young-Laplace方程得：P==2f，方法，可以綜合認(rèn)識(shí)上述三因素對(duì)熱管傳熱能力的影響作用，
8、從因此，熱管兩端所能產(chǎn)生的毛細(xì)壓頭，等于蒸發(fā)段和冷凝段而便于預(yù)測(cè)熱管的傳熱能力和進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，期望對(duì)電子器的毛細(xì)力壓差。對(duì)于軸向均勻矩形槽道吸液芯結(jié)構(gòu)，毛細(xì)半徑r，=件冷卻的設(shè)計(jì)提供有價(jià)值的結(jié)果。w，毛細(xì)壓頭為：卻=(COS-CO
