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手機(ji)電腦、儲能電池等(deng)器(qi)件設(she)(she)備(bei)運行過(guo)程中(zhong)，必(bi)然(ran)伴隨發熱(re)(re)現象。實(shi)現更高效散(san)(san)(san)熱(re)(re)，是多個行業迫切需要(yao)解(jie)決的(de)(de)難題。華北(bei)電力大學科研(yan)團隊在新(xin)(xin)型散(san)(san)(san)熱(re)(re)機(ji)制——薄液膜(mo)沸(fei)騰研(yan)究方面(mian)，成功實(shi)現了超過(guo)2000W/cm2的(de)(de)超高熱(re)(re)流密(mi)度，刷(shua)新(xin)(xin)國(guo)內外目前已知(zhi)的(de)(de)相(xiang)關公開紀錄，有(you)望(wang)進(jin)一步提升器(qi)件設(she)(she)備(bei)散(san)(san)(san)熱(re)(re)效果(guo)。該成果(guo)近日在權(quan)威學術期(qi)刊《國(guo)際傳熱(re)(re)傳質雜志》發表。
華(hua)北電力大學科研團隊在調試薄(bo)液膜(mo)沸騰實驗系統。(受訪者供圖)
當前(qian)(qian)，在能(neng)源(yuan)(yuan)電力、航空航天、電子信(xin)息等領域，儀器設備(bei)不(bu)斷追求(qiu)(qiu)小(xiao)型化和集成化，單位面(mian)積上(shang)元器件隨之持(chi)續增多(duo)，這(zhe)對散熱(re)提出更高要求(qiu)(qiu)。薄液(ye)膜沸(fei)騰，是目前(qian)(qian)國(guo)際上(shang)前(qian)(qian)沿(yan)的可實(shi)現(xian)超高熱(re)流密度散熱(re)的方式(shi)，即利用冷(leng)卻液(ye)在熱(re)源(yuan)(yuan)表面(mian)形成的超薄液(ye)膜持(chi)續沸(fei)騰，達(da)到高效(xiao)散熱(re)目的。
“一些電子設備(bei)運行時，局(ju)部發(fa)熱(re)量(liang)可達(da)1000W/cm2以上，顯著(zhu)高于常壓下沸水的(de)熱(re)流密度(du)，傳統(tong)的(de)風冷(leng)(leng)、液冷(leng)(leng)等方(fang)式無法滿(man)足(zu)散(san)熱(re)需求，一定程度(du)上限制了設備(bei)性能的(de)提升(sheng)。”華北(bei)電力大(da)學教授、該團(tuan)隊成員冼海(hai)珍說(shuo)，“在實驗(yan)中(zhong)實現的(de)2000W/cm2熱(re)流密度(du)，相當(dang)于在1平(ping)方(fang)米面(mian)積上，1萬臺功率為2千(qian)瓦的(de)電熱(re)爐同時發(fa)熱(re)。”
華(hua)北電力大學教授(shou)陳林在安裝薄(bo)液(ye)膜沸騰實驗樣(yang)品。(受訪者供圖(tu))
華北電力大學(xue)杜(du)小(xiao)澤教授、陳林教授是該(gai)團隊(dui)另(ling)兩(liang)名成員(yuan)。他們介紹(shao)，在取得這一實(shi)驗突(tu)破前，國際上已知(zhi)的薄(bo)液(ye)膜沸騰研(yan)究的熱流密度(du)(du)，難以超過1500W/cm2。團隊(dui)歷經多年研(yan)究發(fa)現，在恒壓供(gong)液(ye)模式下，用于形成薄(bo)液(ye)膜的實(shi)驗樣品容易破裂(lie)失效，但改為步進增(zeng)壓和連續增(zeng)壓供(gong)液(ye)后，薄(bo)液(ye)膜沸騰的臨界熱流密度(du)(du)最終突(tu)破2000W/cm2。由此成功揭示出(chu)，優化供(gong)液(ye)方式，可有(you)效提升薄(bo)液(ye)膜沸騰的最終性能。
“也就(jiu)是說(shuo)，要(yao)漸進式提高供(gong)液壓力(li)，而非剛開始運行(xing)時就(jiu)保(bao)持最高壓力(li)。”陳(chen)林說(shuo)，該研(yan)究成果轉化應用后，有望更好(hao)保(bao)障(zhang)電子設(she)備、鋰電池(chi)等的安全性(xing)能(neng)。
《國際傳(chuan)熱傳(chuan)質雜志(zhi)》審稿人表(biao)示，該成(cheng)果將薄液膜(mo)沸騰的熱流密度(du)推進(jin)到一個全(quan)新(xin)的高度(du)，對(dui)于應對(dui)極端散熱需求有重要意(yi)義。
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