随着电子设备朝着尺寸更小、功率更高的方向发展,高热流密度散热问题成为电子设备稳定工作面临的主要挑战。微流道沸腾散热系统由于其高性能、紧凑性等优点,是解决高热流散热的一种优选方案。微流道蒸发器作为核心散热元件,其工作特性和内在传热机理的研究具有重要的学术意义和应用价值。目前关于微流道蒸发器沸腾传热特性的研究已经进行了许多工作,然而由于沸腾传热现象固有的复杂性、多样性以及现阶段测试手段的局限性,目前对于微流道沸腾的流动特性、传热机理等内在特征的认识还不够深入。而且通过调研文献发现目前研究者所选择的微流道蒸发器大多数长径比较小（Lt/Dh<60）。微流道蒸发器的Lt/Dh比是重要的设计参数,其Lt/Dh比越高,通道沿程的传热特性变化愈大,气液两相不稳定性将俞激烈,临界热流密度（CHF）将减少,更易在通道末端出现传热恶化。因此,使用高Lt/Dh比微流道蒸发器意味着要面对更加复杂的工作特性和更易恶化的散热情况。随着电子设备的集成度越来越高,微流道散热系统所需应对的散热情况越来越复杂,仅针对小Lt/Dh比微流道蒸发器进行传热特性的研究已不能满足日益复杂的散热需求,研究清楚高Lt/Dh比微流道蒸发器的传热特性与沸腾不稳定性便具有重要的实用意义。本文针对一个面积为10 mm×50 mm的散热面,设计了长径比Lt/Dh=100（高于大多数现有研究中的微流道蒸发器）的微流道蒸发器。该微流道蒸发器由10条平行的微流道组成,每条微流道的截面尺寸为0.5 mm×0.5 mm,长50 mm,相邻微流道之间的间隔0.5 mm。基于该微流道蒸发器构建了微流道蒸发器相变传热可视化实验台,以去离子水为工质进行实验,研究了微流道蒸发器沸腾传热特性以及沸腾不稳定性。关于传热特性的研究分别以热流密度和流量为变量进行了实验。在定流量变热流密度实验中关注了在热流密度逐渐升高过程中的沿程壁温分布状态的变化,并通过分析流型研究了其中的传热机理。通过对实验工况整合做出了壁温分布状态相图,并研究了两相传热系数随热流密度和干度的变化。在定热流密度变流量实验中研究了随着流量增加沿程壁温的变化规律,通过分析流型、压力和温度数据研究了导致出现不同变化规律的传热机理。在关于沸腾不稳定性的研究中首先研究了产生沸腾不稳定的机理与沸腾不稳定性造成的不利影响,之后通过实验研究了流量变化对沸腾不稳定性的影响。对微流道沸腾相变传热特性的实验研究表明:（1）定流量工况下,在热流密度逐渐升高的过程中,微流道出口的局部区域首先出现液膜干涸现象,导致该区域的壁温出现局部偏高。随着热流密度的继续增加,当出口局部区域壁面温度无法稳定,则微流道达到临界热流密度。在初始阶段由于微流道出口处由对流沸腾主导,大长径比微流道出口处的传热系数达到最大（高达175 k W/（m~2·K））。随着热流密度和干度的增加,液膜蒸发作用逐渐占主导,微流道出口处传热系数下降并逐渐平稳（传热系数范围在75-100k W/（m~2·K）左右）,当热流密度增加到一定程度,出现传热恶化现象,传热系数则急剧降低（降低至低于50 k W/（m~2·K））;（2）定热流密度工况下,随着流量增加,出现两种沿程壁温变化规律。当流量较小时,随着流量的增加,通道入口蒸汽逆流作用减弱,微流道沿程壁面均温性变差。但当流量增大到入口蒸汽逆流作用消失,随着流量的增加,通道沿程流型稳定发展,沿程壁面的均温性变强。对微流道沸腾不稳定性的研究表明:出现沸腾不稳定的原因是在微流道的受限空间中沸腾产生的蒸汽向上游扩散导致了蒸汽的逆流,蒸汽逆流与来流的交替出现引起了进出口压力振荡和通道中的流型不断变化,继而导致壁面的传热情况不断地改变,引起了壁温振荡。伴随着热流密度升高,微流道的沸腾不稳定程度越来越剧烈,在准稳定状态下可能出现由于流量无法稳定供给而达到临界热流密度。所以,可将壁面温度准稳定状态视为微流道沸腾不稳定程度高、即将发生传热恶化的信号。为了稳定的控制被散热器件的温度,微流道散热系统工作时,应当尽量保证壁温分布状态处于稳定状态。