粒料填充液态制冷散热器械的导热和流体功能

   　实验系统实验系统主要由发热板、散热器、压力表、流量计、数据采集仪等组成，实验流程如所示。在实验系统中，通过改变高精度电源的输出电压来调节发热板的发热功率，模拟CPU的各种运行工况。水箱内的冷却液为去离子水。

　　散热器壁面及进出口温度由标定精度为0.1e的镍镉-镍铝热电偶测量，热电偶信号由连接计算机的Agilent34970A型数据采集系统采集，通过计算机记录数据，设置记录频率为每隔5s扫描1次，待温度波动小于0.1e后取100个扫描点内的平均温度。

　　芯片发热功率对散热性能的影响模拟CPU芯片的表面温度是最能直观反应散热效果的参数。对CPU散热器进行强化传热的最终目的就是为了保证CPU的工作温度在合理范围内，从而提高CPU的稳定性和使用寿命。分别示出了发热功率为20，40，60W时，芯片表面温度tw同体积流量qV的关系，各工况条件下散热器流道内填充玻璃珠的孔隙率均为0.9。

　　由可以看出，散热器填充玻璃珠后的散热性能明显优于填充前，可使模拟CPU芯片的表面温度降低6）30e，其传热强化效果为：<4mm填料><3mm填料><2mm填料。上述结果表明散热器填充玻璃珠可以起到强化传热的作用，这是由于流体在填充式散热器中流动时，受到填充介质弥散效应的影响，其流速大小和流动方向不停发生改变，产生了其他方向的二次流动，使流体的湍流强度增强，传热边界层变薄，强化了传热效果。同时，填充颗粒增大了散热器的换热面积。随着流体紊流的增强，整个散热器通道内的流体温度分布更加均匀，流体与散热器底部的传热温差进一步增大，更起到强化传热的作用。

　　玻璃珠粒径对散热器换热性能的影响给出了发热功率分别为20，40，60W，孔隙率为0.9时，填充不同粒径玻璃珠散热器的对流换热系数a与体积流量qV的关系。

　　散热器的流动阻力系数为根据实验数据计算得到的不同功率下散热器的阻力系数f与Re的关系，各工况条件下散热器流道内填充玻璃珠的孔隙率均为0.9。

　 散热器填充<2mm玻璃珠颗粒时阻力系数最大，约为填充前的6）10倍，其次为<3mm玻璃珠和<4mm玻璃珠，阻力系数分别为填充前的5）8倍和4）7倍。与填充大直径玻璃珠相比较，在相同孔隙率的情况下，散热器填充小直径玻璃珠后，流体经过流道时与玻璃珠的接触面积相对增大，流体流程增加，因而导致其阻力系数较大。同时可知散热器的流动阻力受芯片发热功率影响较小，在不同发热功率下基本不发生改变。