基于不同毛细芯研制工艺的平板式环路热管实验研究

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环路热管(Loop heat pipe,LHP)是一种高效的两相回路型热管,依靠内部工质的蒸发/冷凝相变传递热量,蒸发器内多孔毛细芯表面的毛细力驱动工质循环,以实现高热流密度的电子器件的散热。本文详细介绍了环路热管制作流程和不同毛细芯的制备方法,优化了双孔径金属毛细芯烧结方法,探索了获取直接烧结金属粉末毛细芯的途径,制备了金属丝网毛细芯和烧结金属丝网毛细芯,开发了直接浇筑式毛细芯工艺和配套蒸发器结构。基于以上毛细芯搭建了多套环路热管系统,并对系统完成了传热性能实验。以不锈钢丝网为毛细芯,设计了多热源铝合金-丙酮平板环路热管,蒸发器面积为190mm×90mm,蒸汽管路和液体管路的内径为4mm,充灌率75%,气体传输距离为414mm。基于浇筑式毛细芯搭建了铜-甲醇多热源环路热管,蒸发器尺寸为180mm×90mm,蒸汽管路和液体管路的内径为4mm,充灌率70%,气体传输距离为185mm,冷凝器总管长为1220mm,管上套有厚度为0.2mm的薄铜鳍片。对系统进行了不同姿态下的传热性能测试。通过二次烧结制备了镍粉毛细芯,详细介绍二次烧结毛细芯的工艺方法。基于此搭建的铜-甲醇环路热管蒸发器尺寸为35mm(D)×14mm(H),蒸汽管路和液体管路的内径为4mm,传输距离为462mm,充灌率75%。对系统进行了完整的瞬态响应测试,包括定热负荷瞬态响应、变热负荷运行,变冷凝温度测试。本文为今后制备性能优异、密封优良、成本低廉的毛细芯奠定了基础,为今后多热源环路热管的开发和优化提供了实验基础。
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