微尺度通道内沸腾换热因具有良好的换热特性,现在越来越广泛地被应用于高热流密度而空间有限的电子系统的冷却散热设计中,广阔的工业和市场应用前景使得微尺度通道内的流动沸腾换热特性已经成为国内外学者们的研究热点之一。本文以去离子水为实验工质,研究其在60个入口当量直径为0.7 mm(0.4 mm×3 mm)、出口当量直径为1.5 mm(1 mm×3 mm)呈辐射状分布的矩形渐扩截面结构的微尺度通道内沸腾换热特性及其影响因素。首先根据大功率IC器件的散热要求,对换热通道的结构进行设计,设计并组装完成了一套用于实验研究去离子水在微尺度通道内沸腾换热的实验装置,对实验设备、实验方法、实验工质、外插测量法和直接测量法的测温方式进行比较和选择、实验操作问题及解决方法和实验误差进行了详细的介绍和分析。通过测量质量流量、加热电压、壁面温度和出口干度等数据并进行计算,给出了微通道内热流密度、起沸点、平均沸腾换热系数和沸腾数Bo等参数,分析比较了在不同工况下各参数的变化规律。研究结果表明:(1)出口干度随着热流密度的增大而增大,质量流量的增大对出口干度的增加具有削弱和阻碍作用;在质量流量较大的情况下,出口干度的变化比较稳定,不容易出现"蒸干"现象。(2)平均沸腾换热系数随着干度的上升呈现出明显地下降,与出口干度呈负的指数关系。随着热流密度的增大,平均沸腾换热系数逐渐减小。相对于热流密度,质量流量对平均沸腾换热系数的影响较小;因此,可以认为核态沸腾在本实验参数范围内起着主要作用,当质量流量增大到一定程度时,换热有向对流沸腾占主导地位的变化趋势。(3)在平均沸腾换热系数与热流密度、干度和沸腾数Bo的关系图中都发现了当质量流量达到0.96 g·s-1时的曲线变化不同于中低质量流量时曲线变化的现象,有突然增强的变化趋势,即质量流量的对沸腾换热系数的影响增强,质量流量的增大对换热是有积极的促进作用,认为对流沸腾作用开始显现。最后,综合考虑Bo数、We数、X和hsp,l对沸腾换热系数的影响,提出适用于渐扩截面结构的微尺度通道沸腾换热的换热关联式,将实验结果与本实验换热关联式的预测值进行比较,平均绝对误差MAE=9.4%,89.6%的实验值位于本实验换热关联式预测值的±25%范围内,一定程度上能较好的适用于本实验的沸腾换热系数的预测。