电子器件复合型热管散热器的性能分析与试验研究
近年来，随着电子工业技术的迅猛发展，电子器件由于高速、高频化，导致发热量的增加。如今，电子器件的热流密度已经达到104W/m2-105W/m2，并且将会继续持续快速增长。因而如何有效解决电子器件的散热问题，就成为现在社会发展所面临的当务之急。本文正是在这样一个社会需求背景下，吸取前人工作经验，改进原有电子器件液体自循环冷却系统，并开发出一种更为有效的电子器件复合型热管散热装置，分别使用了四种天然工质——甲醇、乙醇、丙酮、水和一种制冷剂——R123进行试验。
本文结合液体自循环冷却系统和扁平热管散热器，利用热虹吸管原理以及液体自循环冷却原理，设计并制造出一种新型的热管散热装置。在这种散热装置中同时包含两种不同形式的热管结构，使他们在功能上互为补充。本文为这种复合型热管结构建立了数学模型，并对它的传热过程加以分析，为其改进建立理论依据。并为该热管散热器建立了试验台，通过使用五种不同的工质对该种热管散热器的性能加以试验及分析。通过试验和计算，证明本装置上、下两个冷凝段的设计是合理和有效的。当热流量为20W小发热量时，工质使用R123，可以使电子器件的表面温度控制在35℃以下；在热流量达到200W的时候，使电子器件的表面温度控制在70℃以下，总热阻为0.285℃/W，表现了该热管散热器对大范围热流量很好的适用性。通过对五种工质——甲醇、乙醇、丙酮、水、R123的试验，发现R123的效果最好，在天然工质中效果最好的是丙酮，其次分别为乙醇、甲醇、水。在热流量大范围变化情况下，最佳充灌率随热流量的增加而增加的，当热流量小于140W时，最佳充灌率为80％左右，当热流量大于140W时，最佳充灌率为90％左右。
本文通过理论分析及试验研究，证明该热管散热器的散热效果是显著的，并适用于当今和未来一段时间的电子器件的散热需求的，以期为今后热管散热器研究改进工作提供一些借鉴。
电子器件;热流密度;热管散热器;热虹吸管原理;液体自循环冷却
北京工业大学
硕士
热能工程
马国远
2006
中文
TN103;TK172
69
2006-12-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）