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微熱管技術在LED散熱問題中的應用

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微熱管技術在LED散熱問題中的應用

發布日期:2016-07-12 00:00 來源:http://www.ctwjab.tw 點擊:

微細熱管與常規熱管最大區別在于微熱管內單位蒸汽流量的壁面比表面積提高,因而可實現傳熱的強化。

出于為電子器件冷卻的目的,Cotter在1984年提出“微型熱管”的概念以來,微型熱管的結構經歷了重力型、具有毛細芯的單根熱管,到具有一簇平行獨立微槽道的平板熱管,進而發展到內部槽道簇之間通過蒸汽空間相互連通的形式。近十幾年來,用于冷卻電子元器件的微熱管技術得到了很大的發展,國內外有許多學者進行了研究。但至今沒有成熟的技術與產業化產品。

從傳熱觀點看,微細熱管與常規熱管最大的區別在于微熱管內單位蒸汽流量的壁面比表面積大大提高,因而可以實現傳熱的強化。平板微熱管陣列(micro-heatpipearray),即將多個同時形成的、彼此完全獨立的微細熱管組合在一起(而不僅僅是微通道陣列熱管),各個微細熱管間不連通,且每個微熱管內表面可帶有微槽群等強化換熱的微結構。這樣的平板微熱管陣列與現有的平板熱管和單根微熱管相比,特點在于:第一,多根微熱管并聯解決了微熱管由于微尺度造成的熱輸運能力小的問題;第二,內部的結構使得相變換熱面積大大增加。因為微熱管之間的鋁質壁面具有很好的導熱性能,能夠將加熱面的部分熱量傳導到與其相對的微槽面上,在整個微熱管的周面都有相變發生。無論蒸發段還是冷凝段,單位蒸汽流通量的散熱能力得到極大強化。第三,微細熱管之間的間壁在結構上起到了“加強筋”的作用,大大增強了平板微熱管陣列的承壓能力。第四,平板微熱管陣列的外形扁平,能夠方便地與換熱面貼合,克服了常規圓形截面的重力熱管需要增加特殊結構才能與換熱面緊密貼合的缺點,減小了界面接觸熱阻。

平板微熱管陣列材料為鋁合金,寬度、長度、厚度可任意調整,內部有一定數量和尺寸相同的、并排排列彼此獨立的微細熱管,每個微熱管內有微槽群結構。這種結構使得平板微熱管陣列具有很高的可靠性,即使出現其中某個微熱管損壞的情況,其他獨立的微熱管仍然可以正常工作,因此平板微熱管陣列的可靠性遠遠高于連通結構熱管的可靠性。

平板微熱管陣列是種具有超導熱性能的導熱元件,其表觀熱傳導率是同樣金屬材質熱傳導率的5000倍以上,是具有同樣斷面積的傳統圓形熱管的換熱能力的10倍。利用平板微熱管陣列技術,每平米為200~400根,獨立運行的微熱管是高傳熱性、高可靠性;微熱管陣列應具有承壓能力強、能夠與換熱表面很好貼合、熱輸運能力強、性價比高等特點。能夠解決目前電子芯片散熱、LED燈散熱等領域內高熱流密度的散熱問題。


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