多触点集成平板热管散热器的性能.pdf

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化
工
进展
2012年第31卷第8期
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS
1707
硏究开发
多触点集成平板热管散热器的性能
王亚雄,田智凤,韩晓星
内蒙古科技大学研究生学院,内蒙古包头014010)
摘要:提出了一种新型平板热管散热器,通过建立实验平台,研究了它在不同热源数量、不同的热源位置以
及不同风速下的传热性能。实验表明,这种平板热管散热器散热量大,总热阻小,而且在热源数量增加时,最
大传热量和最大散热能力増大,总热阻减小。在规定热源湿度6℃以下时,其热传输量将近400W,非常适合
于高热流密度、多散热点的电子器件散热
关键词:平板热管;散热器;高热流密度;多触点
中图分类号:TQ051文献标志码
文章编号:1000-6613(2012)08-1707-04
Experimental investigation on an integrated multiple-contact
FHIP heat sink
WANG Yaxiong, TIAN Zhifeng, HAN Xiaoxing
(Graduate School of Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou 014010, Inner Mongolia, China)
Abstract: In this paper, a new-style plate heat pipe radiator is proposed, together with an experiment
stem, to investigate its thermal performance under different quantity, position and airflow rate. Th
experimental results indicated that this plate heat pipe radiator has wonderful heat dissipating capacit
and small overall thermal resistance. With the increase of heat sources number, overall thermal
resistance was reduced, the maximum heat transport capacity and heat dissipation capacity were
improved significantly. When the heat source temperature is below 65 C, the heat transferred can still
reach nearly 400 W, which is very suitable for the heat dissipation of multi-heat spots electronic
components with high heat flux
Key words: flat heat pipes; heat sink: multiple-contact; high flux
随着电子工业的发展,体积小、发热功率大、同的热流量円,大大克服了其它散热器热阻大、散
发热点多的集成芯片的应用越来越广泛,而器件内热翅片利用状况不良的问题。近年来热管散热器的
部的发热问题也普遍存在。内部元器件温度过高不研究是散热器开发的热点,技术也日趋成熟。但是
仅影响机器的工作效率,严重时还会导致机器损毁。之前国内外对热管散热器的研究主要是对单热源、
这些电子部件集中、应用要求越来越高的器件的大蒸发段和冷凝段分离的热管散热器性能的研究。
量使用,使器件的散热问题日益突出。加强器件这种热管散热器在机器内部占据的空间比较大,不
散热,降低器件的工作温度,在电子行业中尤其利于节省空间。本文作者提出一种新型热管散热器
重要。
该散热器采用平板热管作为基本元件,将多根平板
现在电子原件常用的散热方式有:风冷散热、
液冷散热、半导体制冷散热以及热管散热。热管稿日期:201203071改稿目期:2012031
第一作者:王亚雄(1964),男,博士生导师,教授,主要研究微
散热器较其它散热器有很多优点,热管的优良等温型热管及相变装、纳米多孔材料内的相变传热与传质,联系人:田
性能使分布于热管周围的散热翅片能吸收到几乎相智风,顶士研究生,研究方向为强化传热与节能技术。
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热管组合而成,可以扩大与热源的接触面积,而且片中心位置开有1mmx1mmx10mm的细槽,槽内固
热管内部腔体狭窄,蒸汽及回流液路径短,有利于定T形热电偶,测定发热中心温度。在铜片另一面也
在工作过程中不同工况热管间的平衡,可将其应用涂有导热硅脂,将热管散热器紧密地压在铜片上。
于发热点多、发热功率大的电子器件及化工反应器
在散热器和热源外部制作了风道,为散热器提
的散热降温,而且这种散热器结构紧湊,应用时更供相对稳定的环境。风道一端为风扇,风扇端截面
节省空间。
长24mm,宽12mm,并行放置两台12Vx1.6A的
本文重点是对该热管散热器在应对不同数量的直流风扇,由一台小功率直流电源供电,风扇通过
热源(热源从单一热源到三热源)、不同的热源点分抽吸将冷空气吸进风道,流经过散热翅片。风道内
布以及在风扇提供的不同风速下,散热器最大传热的风量通过测风速仪表( OMEGA风速仪)进行测
量、最大散热能力以及其总热阻变化等进行了系统量:另一端为进风口,进风口截面长260mm,宽
的研究。
55mm,整个风道长800mm。室内空气温度和热源
1实验装置
中心点温度由T形热电偶测得,汇集到
FLUKE2680A数据采集系统,数据采集器连接到计
该热管散热器是应对三热源的散热裝置,最多算机上进行数据的监控和分析。整个实验系统布置
可接受3个热源。它是将4根平板型烧结铜热管并如图2所示。
列紧密的排列在散热翅片中央作为换热原件,每根
热管长255mm,宽8mm,高2mm。烧结铜粉形
风扇
风道
成的槽道作为工质循环的流道,这种毛细结构能承
散热器
受较高热流密度,并且制造成本低,热管以丙酮为
12热源
工质。散热器以铝合金做翅片加强散热效果,每片
翅片厚0.5mm,翅片节距为2mm。通过挤压加工
直流电源
数据采集器
分布在热管受热区域两侧。平板式热管与发热块?
行放置,发热铜片长为25mm,宽20mm。通过螺
母将散热器与支承座、热源紧密的固定在一起,支
微型计算机
承座由酚醛树脂制成。其结构如图1所示。
直流电源
本实验中用3个电阻值分别为129.12、129.6
图2实验系统布置图
2、129.82的电热管来充当发热源,模拟发热点
通过调整输入电流大小来调节其发热功率,将电热2实验过程设计
管与铜片紧密接触,接触面上涂有导热硅脂,将其
对于多热源热管散热器来说,影响散热器性能
热量传导给铜片,在铜片上形成较均匀的热流。铜的因素有:热流密度、热源数量、热源的相对位置