导热和自然对流对石蜡定向熔化特性的影响

• 作者: 方健 冯文创 丁斌 朱传勇 巩亮
• 来源期刊: 科学通报
• 关键词: 石蜡 相变散热器 自然对流 熔化
• 年，卷（期）: 2021,（21）
• 所属期刊栏目: 论文
• 页码范围: 2758-2765
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.1360/TB-2020-1666

摘要

相变散热器在有效保障功率瞬变、间歇性工作电子器件安全运行方面具有极大潜力.针对现有相变散热器性能亟需进一步提升的问题,本文通过改变加热位置和添加泡沫铜,实验探究了石蜡在导热+自然对流、导热、导热增强+自然对流抑制以及导热增强4种作用条件下的定向熔化特性.研究发现,在导热和自然对流同时作用条件下,石蜡的温度经历缓慢上升、极速上升、缓慢波动和继续上升4个阶段,自然对流的作用可将相变散热器的有限保护时间从导热作用时的483 s延长至4400 s.虽然添加泡沫铜能降低石蜡内部的温度梯度,但会延长自然对流作用的起始时间、缩短作用时长以及削弱作用强度,导致自然对流的作用权重比从8.1降至0.72,有效保护时间仅提升80s.因此,采用相变材料(phase change material,PCM)散热器冷却低热流密度的电子器件时,应优先强化工质熔化过程中的自然对流,随着热流密度的增加,再逐渐强化其导热性能.