1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

微通道传热学

通道式换热器是利用传热学原理将热量从热流体传给冷流体的,冷热流体分别在固体壁面的两侧流过,热流体的热量以对流和传导的方式传给冷流体。由于它结构紧凑、体积小、换热效果 好,已广泛应用于红外探测、电子设备、生物医疗等工程领域的冷却中。然而随着现代科技水平的不断发展,被冷却的器件、设备其功能越来越强大,体积和重量越来越小,结构趋于复杂化,散热要求越来越苛刻,迫使采用通道式换热器的制冷器件向小型化、甚至微型化的方向发展,尤其是半导体激光器、t/r收发组件、微电子集成器件等电 子仪器、设备对这方面的要求更高,于是微通道换热器(特别是微型节流制冷器mmr)的研制开发已迫切地提到了议事日程上来。随着微加工技术的迅速发展及在生物芯片、微电子机械及分析仪器上的应用,微细尺度传递问题已成为各国研究重点. 在第8届全英传热学术会议上,微观传热传质问题成为探讨的热点;在第二届美日联合研讨会上,加州大学田长霖教授作了”分子及微尺度输运现象”的重要学术报告^{[ 1 ]} . 传递系统的微型化给传统的化学工程学科带来了新的挑战,同时又给该学科的发展注入了新的生机. 随着系统尺寸的缩小,分子的”连续流”假设遭到破坏,从而使传统的动量、质量及能量传递方程不再适用,此时得不从经典或量子统计力学、分子动力学等理论中寻找规律来重新建立传递方程. 关于微细通道流体动力学的研究可追溯到1908年knudsen对平面槽道气体流动的实验,近年来随着电子元器件集成度的提高,大规模、超大规模集成电路散热量日益增加, 20世纪80年代中期为5 #215;105 w /m2 ,现已增到106 w /m2 量级. 20世纪80年代初, tuckerman^{[ 2 ]}在芯片背面采用水冷却矩形槽道,散热能力达到790w / cm2. 相变传热具有更高的散热能力, bowers等^{[ 3 ]}于1994年对直径分别为2154mm及0151mm的传热管,用cfc113进行了实验,发现在很小流量下即可达到很高的热流密度,但没有作深入的理论分析. 彭晓峰等彭晓峰等^{[ 4 ]}对水和甲对水和甲醇在微矩形槽内的沸腾传热进行了研究,并提出了”拟沸腾”的新概念. wahib等^{[ 5 ]}用r134a作为工质分别对018, 112, 117mm的微细通道进行了实验,发现微细通道尺寸的减小会引起传热系数的提高,并发现传热系数在其实验参数范围内与质量流量及质量含气率的关系不大; bao等^{[ 6 ]}以r12、hcfc123作为流动工质对1195mm的微通道进行了实验,所得结论类似; l ie等^{[ 7 ]}通过实验研究了质量通量及热流密度对气泡的跃离直径与跃离频率的影响,并给出了传热系数计算的实验关联式. 文中建立了单一气泡的发展演化模型,分析了系统的l ie结构,探讨了系统出现混沌的可能性并得出了相应的奇异吸引子相图,从而为进一步获得微尺度相变传热计算公式奠定了基础.

所谓微通道换热器即是采用拉丝或光刻等技术在金属、玻璃等基材上刻出几十至几百微米的细微槽道来构成换热器的壁面,再采用焊接或胶粘等方式形成封闭腔体来进行冷热流体的热交换,达到制冷的目的。国外对微通道换热特性的研究较多,但主要是进行直线微通道换热器特性的研究,早期关于其流动问题的研究是在微型joule-thomson制冷技术中完成的,由美国斯坦福大学利特尔(w.a. little)教授发明,采用现代半导体光刻加工技术, 在微晶玻璃薄片上刻出几微米到几十微米的细微直线槽道,并采用胶粘技术构成气流的微型换热器、节流元件和蒸发器,从而获得了一种结构新颖的微型平面节流制冷技术以及一定的成果和专利。目前已经开发成微型制冷器,用于低温电子器件的冷却

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1确定实验方案

2设计制作实验装置

3建立实验模型