采用表面喷锌及喷硅扁管的微通道换热器长效特性研究_韦伟

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 8 期表面微结构对阵列微射流沸腾换热的影响张超1，杨鹏2，刘广林3，赵伟1，杨绪飞1，张伟1，宇波1（1 北京石油化工学院机械工程学院，深水油气管线关键技术与装备北京市重点实验室，北京 102617；2 北京计算机技术及应用研究所，北京 100854；3 华北电力大学能源动力与机械工程学院，北京 102206）摘要：与单相射流相比，阵列式微射流沸腾换热耦合了分布式射流与气液相变两种高效传热模式，在高热通量电子器件冷却领域具有重要的应用前景。

本文创新性提出一种具有顶部浸入式阵列射流柱与底部微针肋阵列结构耦合的微射流沸腾换热系统，采用无水乙醇为工质，研究了入口过冷度、入口Re 、热通量对射流沸腾换热影响特性；采用电刷镀制备了镍/石墨烯微纳复合结构，研究了该复合结构对微针肋阵列表面射流沸腾换热的影响规律，揭示了镍过渡层引入的附加热阻以及蘑菇状微纳复合结构对气泡脱离的抑制是换热削弱的主要原因。

为克服上述弊端，采用激光对镍/石墨烯微纳复合结构表面进行了刻蚀，发现激光刻蚀消除了镍/石墨烯微纳复合结构导致的附加热阻及其气泡脱离抑制效应，其最大传热系数达到30787.0W/(m 2∙K)，较镍/石墨烯微纳复合结构表面和针肋阵列光滑表面传热系数分别提高了140.7%和119.8%。

本文的研究结果表明，微纳复合结构对沸腾换热的影响取决于制备工艺及其结构形貌，激光刻蚀较电刷镀形成的微纳复合结构在微射流沸腾换热强化方面更具优势，为表面微纳结构强化沸腾换热系统设计、制备和运行提供科学参考。

关键词：阵列微射流；相变；表面；多尺度；附加热阻中图分类号：TK124 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）08-4193-11Influence of surface microstructure on arrayed microjet flowboiling heat transferZHANG Chao 1，YANG Peng 2，LIU Guanglin 3，ZHAO Wei 1，YANG Xufei 1，ZHANG Wei 1，YU Bo 1(1 Beijing Key Laboratory of Pipeline Critical Technology and Equipment for Deepwater Oil & Gas Development, School of Mechanical Engineering, Beijing Institute of Petrochemical Technology, Beijing 102617, China; 2 Beijing Institute ofComputer Technology and Application, Beijing 100854, China; 3 School of Energy, Power and Mechanical Engineering,North China Electric Power University, Beijing 102206, China)Abstract: Compared with single-phase microjet heat transfer, arrayed microjet boiling combines twohighly efficient heat transfer modes of distributed microjet convection and liquid/vapor phase change, which has an important application prospect in the field of high heat flux electronic cooling. A novel arrayed microjet flow boiling heat transfer system, which consisted of microjet-column array on the top cover and micropillar array on the base copper plate, was presented and fabricated. With ethanol as the working fluid, an experimental investigation was conducted in order to disclose the influence of inlet subcooling, the Reynolds number and heat flux on the microjet-column array boiling heat transfer.研究开发DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1807收稿日期：2022-09-27；修改稿日期：2023-02-27。

疏水表面改性对微通道换热和压降性能的影响周正龙;舒碧芬;江景祥;黄妍;喻祖康;崔高峻【摘要】微通道强化换热技术是高热流密度散热的有效途径.文中通过对微通道表面进行疏水改性,使其平均传热速率相比普通表面微通道提高11.8％,并实验研究了其压降和传热速率随干度的变化规律.实验结果对疏水改性手段在微通道换热技术中的应用具有参考价值.【期刊名称】《应用能源技术》【年(卷),期】2019(000)007【总页数】3页(P1-3)【关键词】微通道;疏水表面压降传热速率【作者】周正龙;舒碧芬;江景祥;黄妍;喻祖康;崔高峻【作者单位】中山大学广东省光伏技术重点实验室,广州510006;中山大学广东省光伏技术重点实验室,广州510006;中山大学广东省光伏技术重点实验室,广州510006;中山大学广东省光伏技术重点实验室,广州510006;中山大学广东省光伏技术重点实验室,广州510006;中山大学广东省光伏技术重点实验室,广州510006【正文语种】中文【中图分类】TK511.80 引言为了解决现代电子产品如手机和电脑的高密度换热难题，微通道换热技术应运而生。

微通道强化换热技术具备换热速率高、结构尺寸微小等优点[1-2]，微通道强化传热手段一般分为有源强化和无源强化两种方法。

无源强化又称为“被动型”方法，一般指改变换热表面的表面特性来达到强化传热目的。

微通道与常规尺寸的通道中流体的流动相比，表面张力的作用远大于惯性力，通道的尺寸效应对气泡的形状影响明显，正因此微通道内流动沸腾换热过程中的两相流体流动稳定性与传热速率问题更加复杂。

改变换热壁面粗糙度和润湿性都能对微通道流动沸腾带来显著影响，主要体现在压降特性、换热速率两个方面，整个系统的稳定性与微通道压降特性有直接关系，而换热速率是系统最重要的性能指标。

文中通过改变微通道壁面的润湿性，即使微通道内壁呈静态接触角为140°的疏水性表面，研究其对微通道换热和压降的影响。

《微管道中纳米流体流动及传热研究》篇一一、引言随着微纳科技的飞速发展，微管道中纳米流体的流动与传热研究已成为科研领域的热点之一。

微管道内流体的流动和传热行为直接关系到众多工程应用领域，如微电子冷却、生物医药传输、能源存储等。

而纳米流体的引入，由于其出色的热物理性质和导热性能，显著地提升了传统流体的传热效果。

本文将详细阐述微管道中纳米流体的流动特性和传热机理，旨在为相关研究提供理论基础和实践指导。

二、微管道中纳米流体的流动特性在微尺度下，纳米流体的流动特性与宏观尺度下的流体有所不同。

首先，由于纳米粒子的存在，纳米流体具有更高的粘度，这使得流动阻力增大。

然而，在微管道中，这种增大的阻力反而有助于提高流体的层流性，减少湍流的发生。

此外，纳米粒子的布朗运动也会对流动产生影响，使得流体在微管道中的流动更加复杂。

针对上述问题，我们采用分子动力学模拟和实验研究相结合的方法，对微管道中纳米流体的流动特性进行了深入探究。

研究结果表明，在一定的雷诺数范围内，纳米流体的流动表现出较好的层流性。

此外，随着纳米粒子浓度的增加，流动的阻力也会逐渐增大。

三、微管道中纳米流体的传热机理纳米流体在微管道中的传热机理主要涉及两个方面：一是纳米粒子的导热作用；二是流体与管道壁面的热交换。

由于纳米粒子具有较高的导热系数，它们在流体中能够有效地传递热量。

同时，在微尺度下，流体与管道壁面的热交换也更加迅速。

我们通过实验和数值模拟的方法，对微管道中纳米流体的传热性能进行了研究。

结果表明，在一定的流量和温度条件下，纳米流体的传热性能明显优于传统流体。

此外，我们还发现纳米粒子的浓度、粒径以及流体流动状态等因素都会对传热性能产生影响。

四、影响因素及优化策略影响微管道中纳米流体流动和传热的因素较多，主要包括纳米粒子的浓度、粒径、形状、表面电荷等。

此外，流体的流速、温度、压力等也会对流动和传热性能产生影响。

针对这些问题，我们可以采取一系列优化策略来提高纳米流体的性能。

歧管式射流微通道液冷散热性能
刘帆;张芫通;陶成;胡成玉;杨小平;魏进家
【期刊名称】《化工学报》
【年(卷),期】2024(75)5
【摘要】随着信息技术进步,芯片向大面积、高功率方向发展,对热管理提出了严峻挑战。

微通道液冷能够解决高功率芯片散热难题,但传统平直微通道热沉流阻大、温度均匀性差。

提出了一种耦合歧管式进出液结构、分布式射流和微针翅的新型歧管式微通道散热器,在平均热通量高于330 W/cm^(2)、总功率达到2500 W时,芯片平均温度低于70℃,实现了高效散热。

通过数值模拟发现:降低散热器射流腔高度可显著强化传热,但整体压降也随之陡升,存在一个最佳射流腔高度;散热器底板的微针翅尺寸及其与射流腔的相对尺寸是新型歧管式微通道散热器的重要结构参数,微针翅的存在并不是绝对有益于传热强化。

定义了微针翅与射流腔之间相对高度的无量纲参数——翅占比,存在临界翅占比使得阻碍效应和强化效应相抵消,当翅占比高于这一临界值时才能达到强化换热效果。

本研究为新型歧管式微通道散热器的设计提供了指导。

【总页数】10页(P1777-1786)
【作者】刘帆;张芫通;陶成;胡成玉;杨小平;魏进家
【作者单位】中兴通讯股份有限公司;西安交通大学化学工程与技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ028.8
【相关文献】
1.典型微通道液冷冷板散热性能试验研究
2.基于双层分形微通道的液冷板散热性能分析
3.分级歧管微通道阵列散热器流动与散热特性研究
4.微通道液冷冷板散热特性研究
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纳米流体微射流耦合微肋通道热沉传热特性研究
王薇寒;孙健;李杰;张任平;周露亮;王艳香
【期刊名称】《陶瓷学报》
【年(卷),期】2024(45)2
【摘要】聚光太阳能电池工作时产生的热量对其有一定的消极影响,散热装置作为聚光太阳能电池工作过程中的必要装置,对于保证聚光条件下太阳能电池长期安全稳定高效运行有重要作用,采用纳米流体对其进行冷却是一种行之有效的途径。

文中构建了一种微射流耦合微肋通道热沉,以纳米流体作为冷却介质,采用数值模拟和实验研究相结合的方法对热沉湍流传热和流动特性进行研究。

通过数值模拟分别对SiC、Al_(2)O_(3)、SiO_(2)、TiO_(2)纳米流体与水作为冷却介质的冷却效果进行对比研究,最终选用其中冷却性能最好的SiC-W纳米流体进行实验,实验测试表明,SiC-W纳米流体相较于水有如下优势:导热系数增加约10.2%,平均传热系数增加约6.7%,且增加压损不超过水的1%。

由此展现了SiC-W纳米流体优越的传热性能和应用价值。

【总页数】8页(P401-408)
【作者】王薇寒;孙健;李杰;张任平;周露亮;王艳香
【作者单位】景德镇陶瓷大学
【正文语种】中文
【中图分类】TQ174.75
【相关文献】
1.梯形硅基微通道热沉流体流动与传热特性研究
2.横断区内布置楔形肋的间断微通道热沉流动和传热特性
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4.流体横掠方形微针肋阵列热沉的传热特性
5.含肋柱微通道换热器内纳米氧化铝流体流动传热特性研究
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新型孔板歧管式微通道流动换热特性数值模拟甘甜; 全晓军【期刊名称】《《低温工程》》【年(卷),期】2019(000)005【总页数】6页(P59-63,74)【关键词】歧管式微通道; 结构优化; 数值模拟; 换热; 压降; 温度均匀性【作者】甘甜; 全晓军【作者单位】上海交通大学机械与动力工程学院上海200240【正文语种】中文【中图分类】TB6571 引言随着高功率集成电路的快速发展，传统的冷却方式已无法满足新一代集成电路的发展需求，如何采用新的换热方式有效降低芯片表面温度并维持较好的均匀性，引起人们的广泛关注。

在传统的电子冷却中，芯片与远端散热器之间热界面材料的存在增加了导热热阻并因此难以将芯片表面的温度维持在安全工作范围内[1-2]。

Tuckerman和Pease[3]提出在芯片衬底背面嵌入微通道，消除了热界面材料所带来的多层热阻[2]从而散热能力大大提高，有效解决了集成电路的“热障”问题。

但是对于传统单层微通道换热器而言，由于流体沿流动方向上不断吸收热量，存在芯片表面温度不均匀的问题[4]。

根据前人的研究得出，相同管道长度下多段短通道流动较之单段长通道流动可以减小芯片表面最高温度、减小压降[5]。

结合短通道的优良流动换热性能，充分利用入口段效应，歧管式微通道换热器因运而生[4],该换热器能在提高均温性的同时降低压降。

后人在此基础上进行了大量的数值模拟[6-7]和实验研究[8-9]，均证实了这一结论。

冷却介质能否被均匀的分布到微通道中是影响其换热效果的关键因素之一。

但当前歧管式微通道流体几乎采用单侧流入的方式，存在流体分配不均的问题，同时受流体在流动过程不断受热的影响，流入各微通道的流体温度也不均匀。

受传统单直微通道[10]的集管启发，作者在当前已有的歧管式微通道基础上，提出一种新型的孔板歧管式微通道结构(OPMM)，利用集管效应结合孔板的布置使得整个孔板上方的流体受力均匀从而流量均匀分配。

《微管道中纳米流体流动及传热研究》篇一一、引言随着微纳科技的快速发展，微管道中纳米流体的流动与传热研究成为了当前科研的热点领域。

纳米流体的独特性质，如高导热性、良好的稳定性以及优异的传热性能，使其在微尺度传热领域具有广泛的应用前景。

本文旨在探讨微管道中纳米流体的流动特性及其传热机制，为相关领域的研究与应用提供理论支持。

二、纳米流体的基本性质纳米流体是由纳米级颗粒在基础流体中分散形成的悬浮液。

其独特的物理性质，如高导热性、良好的稳定性以及优异的传热性能，使得纳米流体在微尺度传热领域具有显著优势。

此外，纳米流体的流动特性受其颗粒大小、形状、浓度以及基础流体的性质等多种因素影响。

三、微管道中纳米流体的流动特性在微管道中，纳米流体的流动特性受多种因素影响。

首先，纳米颗粒的加入会改变流体的粘度和表面张力，从而影响流体的流动特性。

其次，微管道的尺寸对纳米流体的流动也有显著影响。

随着管道尺寸的减小，纳米流体的流动特性将发生显著变化，如层流与湍流的转变等。

此外，磁场、电场等外部因素也会对纳米流体的流动产生影响。

四、微管道中纳米流体的传热机制在微管道中，纳米流体的传热机制主要包括对流传热和导热。

对流传热主要依赖于流体的流动特性，而导热则与纳米颗粒的导热性能以及其在流体中的分布密切相关。

纳米流体的高导热性主要归因于纳米颗粒的高导热性能以及其在流体中的良好分散性。

此外，微管道的尺寸、形状以及表面性质等也会对纳米流体的传热性能产生影响。

五、实验研究方法与结果分析为了研究微管道中纳米流体的流动及传热特性，可以采用实验与数值模拟相结合的方法。

实验方面，可以制备不同浓度、不同种类纳米颗粒的纳米流体，并通过可视化实验装置观察其在微管道中的流动情况。

同时，可以利用热传导实验装置测量纳米流体在微管道中的传热性能。

数值模拟方面，可以通过建立数学模型，模拟纳米流体在微管道中的流动及传热过程，进一步分析其流动与传热的机理。

通过对实验结果的分析，可以得出以下结论：首先，纳米流体的加入可以显著提高微管道中的传热性能；其次，纳米颗粒的浓度、种类以及微管道的尺寸等因素对传热性能有着重要影响；最后，通过优化纳米流体的制备工艺和调整微管道的结构，可以实现更高效的传热过程。

国外新型换热器介绍
曹纬
【期刊名称】《化学工程》
【年(卷),期】2000(28)6
【摘要】介绍了国外近年来推出的各种新型高效换热器,如螺旋折流板换热器、麻花扁管换热器、大面积焊接板壳式换热器、单排翅片管空气冷凝器、绕丝花环插入物换热器及碳化硅管换热器等.简述了新型换热器的性能与构造特点.阐述了强化传热元件的开发与应用.
【总页数】5页(P50-52,56-57)
【作者】曹纬
【作者单位】兰州石油机械研究所,兰州730050
【正文语种】中文
【中图分类】TQ051.5
【相关文献】
1.介绍两种新型换热器 [J], 徐碧云
2.国外新型专用车介绍和欣赏 [J], 宁文祥
3.历练出真知老树开新花——介绍国外一种新型的电子管前级/耳机放大器线路[J], 李万
4.国外新型集防装备介绍 [J], 王曼琳;杨炎
5.国外新型换热器技术走向 [J],
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微细通道换热器空气侧性能的模拟及优化分析
金尧;李红旗
【期刊名称】《暖通空调》
【年(卷),期】2010(040)004
【摘要】采用数值模拟方法对微细通道换热器空气侧传热和流动特性进行了研究,得到了在不同迎面风速、百叶窗间距、肋片间距和百叶窗角度下换热器的传热和流动特性,并分析了换热器结构参数对其传热及流动性能的影响.在数值模拟基础上对换热器结构参数进行优化,并采用JF综合性能系数法对各种优化方案进行了综合评价分析.
【总页数】4页(P141-144)
【作者】金尧;李红旗
【作者单位】北京工业大学;北京工业大学
【正文语种】中文
【相关文献】
1.空气源热泵风侧换热器上湿空气状态的计算机模拟 [J], 陈丽萍
2.微通道换热器空气侧换热性能影响实验研究 [J], 陈华;张敏;李玉婷;张志强
3.亲水涂层对微通道换热器空气侧性能的影响 [J], 刘鹿鸣;施骏业;王颖;葛方根;汪峰;魏庆奇;陈江平
4.翅片管式换热器空气侧流动及换热性能的数值模拟 [J], 陈彪;余敏;龙时丹;王晓阳
5.板翅式换热器空气冷却侧传热性能的数值模拟 [J], 施晨洁;陈亚平;施明恒
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微通道内纳米流体传热流动特性目录一、内容描述 (2)1. 研究背景和意义 (3)2. 国内外研究现状 (4)3. 研究内容与方法 (5)二、微通道内纳米流体传热理论基础 (6)1. 纳米流体概述 (8)1.1 定义与特性 (8)1.2 纳米流体的制备与性质 (9)2. 微通道传热理论基础 (11)2.1 微通道概念及优势 (12)2.2 传热基本理论 (13)三、微通道内纳米流体流动特性研究 (15)1. 纳米流体流动性质 (16)1.1 粘度特性 (16)1.2 流动性及流动阻力 (17)2. 微通道内纳米流体流动行为分析 (18)2.1 流动模式 (19)2.2 流动特性影响因素研究 (20)四、微通道内纳米流体传热特性研究 (22)1. 纳米流体传热性质 (23)1.1 导热系数 (24)1.2 热扩散系数 (24)2. 微通道内纳米流体传热行为分析 (25)2.1 传热模型建立 (26)2.2 传热性能影响因素研究 (27)五、微通道内纳米流体传热流动特性实验研究 (28)1. 实验系统搭建 (30)1.1 实验装置介绍 (31)1.2 实验操作流程 (32)2. 实验结果分析 (33)2.1 实验数据记录与处理 (34)2.2 实验结果讨论 (35)六、微通道内纳米流体传热流动特性数值模拟研究 (35)一、内容描述本篇论文深入探讨了微通道内纳米流体的传热流动特性，旨在揭示纳米尺度下流体与壁面之间的相互作用机制及其对传热效率的影响。

通过采用先进的实验技术和数值模拟方法，本研究对不同纳米颗粒尺寸、形状以及添加剂的纳米流体在微通道中的对流换热和热传导过程进行了系统的研究。

论文首先介绍了纳米流体的基本概念和特性，以及微通道在热传递领域的应用背景。

通过实验观察和数值模拟，详细分析了纳米颗粒尺寸和形状对流体对流换热系数的影响，揭示了纳米颗粒表面效应和颗粒间的相互作用对传热过程的作用机理。

论文还探讨了添加剂对纳米流体传热性能的改善作用，特别是表面活性剂和金属纳米颗粒对对流换热和热传导的显著增强效果。

《微管道中纳米流体流动及传热研究》篇一一、引言随着微纳科技的飞速发展，微管道中纳米流体的流动与传热研究逐渐成为科研领域的热点。

纳米流体作为一种新型的传热介质，因其具有优异的导热性能和良好的稳定性，在微电子、生物医疗、航空航天等领域具有广泛的应用前景。

本文旨在探讨微管道中纳米流体的流动特性及传热机制，以期为相关领域的应用提供理论支持。

二、纳米流体概述纳米流体，顾名思义，是以纳米尺度粒子为基础的流体。

这些纳米粒子通常具有高导热性、大比表面积等特点，能够显著提高流体的导热性能。

通过将纳米粒子添加到基础流体中，可以制备出具有优异性能的纳米流体。

由于其优异的性能，纳米流体在微电子冷却、太阳能利用、生物医学等领域具有广泛的应用。

三、微管道中纳米流体的流动特性微管道中纳米流体的流动特性受多种因素影响，包括纳米粒子的性质、浓度、管道尺寸、流速等。

首先，纳米粒子的存在会改变流体的粘度、表面张力等物理性质，进而影响流动特性。

其次，管道尺寸对流动的影响也不可忽视。

在微尺度下，流体与管道壁面的相互作用增强，流动表现出明显的层流和湍流特性。

此外，流速也是影响流动特性的重要因素，高流速下纳米流体的流动更加稳定。

四、微管道中纳米流体的传热机制微管道中纳米流体的传热机制涉及流体与管道壁面的热量传递、纳米粒子的导热作用以及流体内部的湍流扩散等因素。

首先，纳米粒子的高导热性使得流体内部热量传递更加迅速。

其次，在微尺度下，流体与管道壁面的热量传递效率显著提高，有利于提高整个系统的传热性能。

此外，湍流扩散也有助于增强流体内的热量传递。

这些传热机制共同作用，使得纳米流体在微管道中具有优异的传热性能。

五、实验研究与数值模拟为了深入探究微管道中纳米流体的流动及传热特性，实验研究与数值模拟是两种常用的研究方法。

实验研究主要通过搭建实验平台，观察和分析纳米流体在微管道中的流动及传热现象。

数值模拟则借助计算机软件，建立数学模型，对纳米流体的流动及传热过程进行模拟和分析。

专利名称：一种新型空调换热器用微通道铝扁管专利类型：实用新型专利
发明人：窦本伟
申请号：CN202220051439.7
申请日：20220110
公开号：CN216845838U
公开日：
20220628
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提供一种新型空调换热器用微通道铝扁管，涉及铝扁管技术领域，该一种新型空调换热器用微通道铝扁管，包括铝扁管本体，所述铝扁管本体的外表面套装有至少一个支撑板，所述支撑板的上表面和下表面均固定连接有用于抵接在热换器壳体内壁上的Y形板，所述Y形板包括垂直于支撑板的竖板以及设置在竖板上端两侧的斜板，且所述竖板与斜板铰接；相对于竖板转动斜板，使铝扁管本体能够快速组装至换热器壳体内部，同时在换热器工作或者运输的过程中，在弹性件的作用下，斜板可相对于竖板轻微转动，有效的避免了热换器产生的震动导致铝扁管本体弯曲变形导致损坏的问题，从而延长了铝扁管本体的使用寿命。

申请人：新乡市锦宏科技有限公司
地址：453000 河南省新乡市经开区经八路中段
国籍：CN
代理机构：河南银隆律师事务所
代理人：王帅可
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