微通道热沉散热系统具有结构紧凑、散热量大、传热温差小等优点,是解决电子器件散热尤其是高热流密度电子器件散热的有效手段。微通道热沉散热方式根据热沉内是否发生相变可分为单相对流换热和相变换热。相变换热又可以分为过冷沸腾换热和饱和沸腾换热。本文通过搭建以R134a为工质的微通道热沉散热系统,针对水力直径为0.5mm和0.75mm的两种矩形微通道热沉在单相对流换热和过冷沸换热状态下微通道热沉中的换热和阻力性能进行了实验研究。实验结果表明,在单相对流阶段,微通道热沉的换热系数是工质流速的强函数;在过冷沸腾阶段,换热系数和工质流速、加热功率均强相关,但是工质流速对换热系数与单相时相反。微通道热沉在稳定运行时壁面均温性较好,偏离平均温度最高1℃。微通道热沉内换热方式由单相对流换热变为过冷沸腾换热时微通道热沉的温度压降都会产生明显的波动。本文还针对两种热沉在单相和过冷沸腾状态下的换热系数和进出口压降提出了经验关联式,与实验数据误差±25%以内,具有较好的符合度。本文对水力直径为0.75mm的微通道双热沉并联及串联时相互影响进行了实验测试,实验结果表明,微通道热沉并联时,热沉之间换热形式如果不一致会导致热沉换热能力与单热沉时不一致,此现象在稳态和动态时均表现明显。这是由于热沉内部换热形式不一致导致压降变化,造成热沉之间流量分配不均匀。根据实验结果针对并联热沉提出数学计算方法,用以预测不同功率下并联时换的热沉温度。串联时上下游存在相互影响,上游热沉出口温度和流动不稳定性均影响下游热沉换热。下游热沉换热形式变化时压降突变会动态影响上游温度,流动稳定后影响较弱。本文研究结果对于解决多热源、高功率密度电子器件散热具有一定的借鉴意义,为研究微通道过冷沸腾的传热与水力特性提供了实验参考。