热柱复合毛细芯的成形工艺及其优化

针对当前微电子芯片的高热流密度问题,设计了一种具有复合毛细芯结构的热柱.其成形工艺为利用犁切-挤压的方法加工热柱蒸发端和冷凝端表面的交错微沟槽,然后在微沟槽表面烧结一层铜纤维.文中通过综合分析热柱毛细芯的成形过程,研究犁切-挤压参数对热柱蒸发端微沟槽成形的影响,以及烧结参数对烧结层的影响.结果表明:在热柱毛细芯微沟槽的...     

纤维复合沟槽吸液芯微热管的传热性能实验

为了进一步提高微热管的传热性能,提出了一种新型的纤维复合沟槽毛细吸液芯结构,对外径为8 mm、内部气体通道直径为4.5 mm的纤维复合沟槽的烧结式微热管(GF)进行了实验研究,其中填充纤维的长度分别为2和5mm(对应的微热管分别记作GF2和GF5),并将GF与铜粉复合沟槽微热管(GA)进行对比.结果发现GF的传热性能更好:GF2和GF5吸液芯的平均孔隙率分别可达71.6％和76.3％,并能实现孔隙率的区域化分布;GF2的极限传热功率高达140W以上,输入功率为20 ～ 70W时,蒸发段、冷凝段热阻和总热阻都较低,分别稳定在0.04、0.03和0.07℃/W附近,具有很高的热传导率;输入功率为70W以上时,冷凝段及总热阻都有明显上升趋势,但总热阻仍比GA的低;热管蒸发段温度与蒸发段热阻关系较密切,而总热阻的变化趋势则与冷凝段的基本相同.     

不同结构吸液芯的超薄平板热管传热性能研究

吸液芯结构对超薄平板热管的传热性能有很大影响.为对比不同结构吸液芯的超薄平板热管传热性能,研制了4种吸液芯的超薄平板热管并进行传热性能实验.结果发现:120～200目烧结芯超薄平板热管的热阻最低,在稳定工作时蒸发端温度最低,启动时间最短;在相近孔隙率下,烧结芯热管比丝网芯热管的传热性能好,粉末烧结结构比网状结构更利于改善毛细力和强化沸腾.     

烧结温度对SPS制备铁基软磁复合材料的影响

通过干式球磨法包覆工艺,在铁粉表面包覆质量分数为10%的MnZnFe_2O_4,制备核壳异质结构复合粉末.采用放电等离子烧结技术,制备颗粒间绝缘的软磁复合磁粉芯,研究了烧结温度对组织和性能的影响.利用配有EDS能谱仪的扫描电子显微镜,对不同烧结温度下的软磁复合磁粉芯形貌进行分析,利用B-H分析仪测试环状磁粉芯的交、直流性能.结果表明:700℃下烧结,保温5min后获得的Fe/MnZnFe_2O_4复合磁粉芯具有较为优异的软磁性能;与纯铁粉压制的磁粉芯相比,由于MnZnFe_2O_4颗粒的绝缘作用,Fe/MnZnFe_2O_4复合磁芯的损耗值仅为铁粉制磁粉芯的1/10,显著扩大了其适用的频率范围.     

双孔径分布毛细芯有效导热系数实验研究

对环路热管双孔径分布镍芯进行5因素4水平的16组正交化烧结实验研究,测量双孔径分布镍芯的孔隙率和有效导热系数,并与现有的11个多孔介质有效导热系数计算模型进行对比。从控制双孔径镍芯有效导热系数尽可能小的角度,得到由5个烧结参数的最佳水平组成的烧结工艺。结果表明:对双孔径分布镍芯的有效导热系数影响最大的烧结因素是造孔剂含量,其影响指数分别是压制压力和保温时间的1.9和2.2倍;烧结温度和造孔剂尺寸的影响度相当且较小;常用的估算环路热管金属烧结芯有效导热系数的Alexander模型的计算值偏高,Maxwell模型的计算值偏低,在孔隙率为0.5~0.7时,ChernyshevaMaydanik模型与ChaudharyBhandari模型计算值的平均值与双孔径分布镍芯的有效导热系数的实验值拟合更好。     

铜粉粒径对烧结式热管传热性能的影响

为了进一步优化烧结式吸液芯的结构,提高热管的热传导性能与效率,研究了外径分别为5、6、8mm和吸液芯厚度为0.5～0.6 mm的热管的传热特性,结果发现:铜粉粒径分布比较集中时,如果其平均粒径增大,吸液芯的孔隙率和热管的极限传输功率(MHTP)均会增大,热管的冷凝端温差及总热阻则略微减小;不同粒径范围的铜粉混合时,热管的冷凝端温差及总热阻在不同外径的热管内的变化规律不同;含70%小粒径铜粉的烧结式热管的MHTP最小,且粒径越小MHTP越低;含70%大粒径铜粉的烧结式热管的MHTP仅次于全部为大粒径铜粉的烧结式热管的MHTP;铜粉粒径的范围越小,热管的性能越优,平均粒径为(165±15)μm的铜粉适合于制作薄壁烧结式热管.     

烧结金属多孔材料的渗透和导热性能测试及孔隙特征分析

摘要：
为研究烧结金属多孔材料的各项性能参数,测试了多孔材料的孔隙率;在自然断裂表面扫描电镜（SEM）图像基础上进行图像处理与分析,得到面 孔隙率以及平均孔径与孔径分布特征;设计了以达西定律为依据的实验系统对渗透系数和透气度进行测试,分析了原始粉末粒度、孔隙率、厚度 、低温工况、平均孔径以及孔径分布等因素对渗透性能的影响;使用hot disk热导测试装置测量了有效热导率,并与经验公式的预测结果进行比 较.结果表明,体积平均孔径与孔径分布特征能有效反映透气度的变化规律;厚度对烧结金属多孔材料的孔隙率和渗透系数有着重要影响,厚度越 小,原始粉末颗粒的直径越大,壁面效应越明显;低温工况不会改变烧结金属多孔材料的渗透性能. 关键词：
金属多孔材料; 烧结; 渗透系数; 孔隙率; 热导率 中图分类号： TK 172
文献标志码： A     

碱金属热电转换的多孔芯内热质传输特性

对基于AMTEC(Alkali Metal Thermal to Electric Converter,碱金属热电转换器)的毛细多孔吸液芯建立轴对称恒温相变模型,通过求解多孔芯区及液体通道区热质传输控制方程得到毛细多孔芯中的流动与传热特性,分析了工质流量、入口温度、多孔芯厚度、孔隙率和有效孔径等参数对压力、速度和温度分布的影响;同时通过分析最大毛细力与回路压降之间的关系,给出了多孔芯有效孔径的适用范围和提高多孔芯性能的改进措施。研究结果表明：与三维两相流蒸发模型比较,文中的模型具有较好的预测准确性;以碱金属为工质的毛细多孔吸液芯和液体通道内的流动与传热特性与传统工质存在不同。     

双重分形多孔介质孔隙率的研究

根据双重分形多孔介质孔隙分布分形维数D与孔隙迂曲分形维数DT的定义和计算公式,推导了多孔介质孔隙率的计算公式.通过孔隙率计算公式的函数图像分析了双重分形维数D和DT的变化对孔隙率的影响,分析结果表明孔隙率随多孔介质双重分形维数D和DT的增加而增大;多孔介质最大孔隙直径越大孔隙率增加的就越慢;当D DT＜3时,多孔介质最大孔隙直径越大孔隙率就越大,但当D DT＞3时则相反,多孔介质最大孔隙直径越大孔隙率反而越小,D DT=3是特殊点,令D DT→3时的孔隙率极限值为它的孔隙率.     

多孔介质对凝析气藏露点的影响机理研究

分析了多孔介质中的各种界面现象以及它们之间的相互关系,并分析了多孔介质影响凝析气藏露点的机理。认为,多孔介质对凝析气藏露点的影响体现在毛细凝聚和气体吸附的共同作用,由气藏流体的组成、状态及储集层的孔隙结构特征决定:多孔介质中的毛细凝聚和气体吸附均使得露点压力升高;富含凝析油的凝析气藏受吸附作用的影响较强,露点值升高的幅度相对较大;储层孔隙半径r越小,毛细凝聚作用的影响越强,露点值升高的幅度越大,当孔隙半径r<5×10-6cm时,毛细凝聚现象对露点的影响已不能忽略;对于低渗气藏,吸附态气体在总气量中所占的比重相对较大,吸附产生的影响相应也会增强;地露压差越大,吸附作用的影响越强;相同体系储层温度越高,由吸附和毛细凝聚引起的露点变化越小。     

泡沫铜内空气流动特性的研究

泡沫铜内流体动力学特性对其换热性能影响非常重要。为充分利用泡沫铜的换热性能,通过实验研究了泡沫铜的孔隙率、孔密度对空气流过泡沫铜的压降、渗透系数、惯性系数、雷诺数的影响,以及雷诺数和摩擦系数之间的关系。实验结果表明压降是随着泡沫铜的孔密度的增大而增大,随着孔隙率的增大而减小;渗透系数是随着泡沫铜的孔密度增大而减小,随着孔隙率增大而增大;惯性系数则是随着泡沫铜的孔密度增大而减小,孔隙率的变化对惯性系数则影响较小;而雷诺数约为15~20以下时,摩擦系数是随雷诺数增大而增大。     

烧结式微热管的吸液芯成型机理及其制造工艺

目前电子芯片对散热要求的越来越高,烧结式微热管已经成为其理想的散热元件。本文分析了铜粉颗粒在吸液芯中的成型机理,探讨了烧结式微热管吸液芯毛细结构的制造工艺,主要解决了吸液芯成型温度与成型时间的确定,以及烧结时芯棒的固定、抽出与铜粉颗粒的填充等相关问题。结果表明,采用本研究中的制造工艺和在900℃～950℃、30min～60min所烧结出来的吸液芯具有铜粉颗粒分布均匀、对称性好,生产效率高,成本低等优点,并且制成的微热管具有很好的传热性能。     

铜钢复合冷却壁热变形分析

提高高炉炉腰及炉身下部冷却壁抗热变形能力是维持高炉长寿的关键.采用热态实验和数值模拟手段研究高炉炉腰及炉身下部区域铜钢复合冷却壁的传热及热变形行为,并与铜冷却壁进行对比分析.铜钢复合冷却壁热面无渣铁壳覆盖,煤气温度1200℃条件下,铜钢复合冷却壁最高温度为180℃,传热性能与铜冷却壁接近.铜钢界面最大等效应力约为114.45MPa,低于铜钢复合板的抗拉强度.铜钢复合冷却壁发生弯曲变形,中心z向位移为0.66 mm,较铜冷却壁低约25.8％;顶底端沿z向位移为0.13mm,较铜冷却壁低约50％;曲率为0.93×10-4 mm-1,较铜冷却壁低约51.81％.铜钢复合冷却壁抗变形能力优于铜冷却壁,可以避免铜冷却壁热变形过大导致的螺栓及冷却水管断裂破损问题.     

考虑边界滑移的微通道热沉传热传质性能研究

考虑固液界面边界滑移条件,研究了具有矩形、椭圆形和三角形这3种不同截面形状的微通道热沉的传热传质性能。研究发现,随着滑移长度的增加,流体阻力逐渐减小,对流传热系数逐渐增大。具有相同滑移长度和截面形状的微通道热沉的流体阻力和对流传热系数均随水力直径的增加而减小。在微通道截面面积相同的条件下,三角形微通道热沉的对流传热性能最差;对于椭圆形和矩形微通道热沉,当水力直径小于某一临界值时,矩形传热效果更优,而大于这一临界值时,椭圆形传热效果更好。     

船舶烧结蒸发器制造工艺的优化设计

强化传热技术在现代轮机设备的进步中起着重要的作用。相对于普通蒸发器,烧结蒸发器的传热性能得到较大提高,这为船舶蒸发器节省金属耗材、减小尺寸提供了参考。该文针对烧结工艺中芯棒对中不准容易导致烧结层产生偏心以及灌装铜粉容易漏出的问题,设计了一套容易形成均匀烧结层的芯棒对中装置,解决了上述两个问题,为用烧结炉烧结不同厚度和铜粉颗粒直径的蒸发器提供了借鉴。     

Constructal entransy dissipation rate minimization for a heat generating volume cooled by forced convection

The geometry of a heat generating volume cooled by forced convection is optimized by applying the entransy dissipation extremum principle and constructal theory, while the optimal spacing between the adjacent tubes and the optimal diameter of each tube are obtained based on entransy dissipation rate minimization. The results of this work show that the optimal constructs based on entransy dissipation rate minimization and maximum temperature difference minimization, respectively, are clearly different. For the former, the porosity of the volume of channels allocated to the heat generating volume is 1/2; while for the latter, the larger the porosity is, the better the performance will be. The optimal construct of the former greatly decreases the mean thermal resistance and improves the global heat transfer performance of the system compared with the optimal construct of the latter. This is identical to the essential requirement of the entransy dissipation extremum principle that the required heat transfer temperature difference is minimal with the same heat transfer rate (the given amount of heat generated in the heat generating volume) based on the entransy dissipation extremum principle.     

水泥基复合材料氯离子扩散系数与孔隙率之间的关系

为了研究水泥基复合材料中孔隙率对氯离子扩散系数的影响,成型了不同水灰比,含骨料体积分数、粒径与级配不同的砂浆试样;采用稳态电加速法测试氯离子扩散系数、压汞技术测试孔结构参数、微焦点计算机断层扫描技术(X-CT)可视化孔结构分布,系统地研究了水泥基复合材料氯离子扩散系数与其骨料体积分数、总孔隙率、毛细孔隙率、连通孔径之间的关系。结果表明：骨料与基体之间的界面过渡区(界面区)显著地改变了水泥石中孔结构分布,水灰比越小,多孔的界面区对材料孔隙率的影响越显著;水泥基复合材料的氯离子扩散系数与其总孔隙、毛细孔隙率之间有很好的相关性,与其连通孔径几乎成线性关系,连通孔径越大,氯离子的扩散系数越大。     

微型直齿沟槽铜管充液旋压-多级拉拔复合成形

采用高速充液旋压-多级拉拔复合成形方法加工出了直径在6mm以下的、质量稳定的微型直齿沟槽铜管.在分析其加工成形机理的基础上,研究了加工参数对沟槽铜管质量的影响.结果表明:微型直齿沟槽铜管成形过程中,过大的拉拔级次压缩率会导致微型直齿沟槽铜管的轴向沟槽产生断裂或折叠,过大的圆度误差会导致微型直齿沟槽铜管表面产生皱折和凹陷;而拉拔模具入口锥角采用16°、定径区长度取4mm、出口锥角取30°、润滑条件良好及残余应力较小时,拉拔沟槽铜管表面质量更高.通过控制拉拔工艺参数和圆度误差,可获得直径在6mm以下的、质量稳定的微型直齿沟槽铜管,且内部沟槽趋于封闭,呈燕尾槽特征,有利于提高微型直齿沟槽铜管的毛细力.