论文部分内容阅读
自国际海事组织提出“e航海”概念以来，各国相继加快了研究智能船舶的步伐。我国将智能船舶作为重点发展领域写入《中国制造2025》，再次掀起了智能船舶的研发浪潮。智能船舶系统内部电子芯片集成度高、热流密度大，高热流密度使电子芯片的可靠性降低，严重威胁船舶安全。因此，需要对电子芯片进行有效散热。本文研究了一种基于毛细驱动的微小型喷射制冷系统，可实现对电子芯片的主动式散热。毛细芯和微小型喷射器是系统的关键部件，针对关键部件开展如下研究: 首先，采用金属粉末烧结方法制备多孔毛细芯，并测试了毛细芯的结构特性和传热性能，分别研究了成形压力、烧结温度和粉末粒径对毛细芯性能的影响。实验研究表明:随着成形压力的增大、烧结温度的升高和粉末粒径的减小，毛细芯渗透率降低，蒸发区向储液室的热泄漏增加，储液室内温度明显升高。以平均粒径为4.5μm的镍粉为原料，采用松装烧结法，烧结温度为650℃时制备的毛细芯，综合性能最优。蒸发区和储液室间的最大温差约为11℃。 其次，采用一维等压混合模型对以水为工质的微小型喷射器的主要结构参数进行设计，并使用数值模拟方法对微小型喷射器的结构进行了优化。数值模拟结果表明:等截面段截和喷嘴喉部面积比，喷射器等截面段长度和喷嘴出口位置的最优值分别为γA=12.25，Lm=30mm，NXP=8mm。 最后，搭建实验系统并根据设计和优化结果加工微小型喷射器，分别研究了工况条件和结构参数对微小型喷射器性能的影响。实验研究发现:在Tg=55～70℃、Pe=1300～2100Pa的工况条件下，本文设计的以水为工质的微小型喷射器均能产生制冷效果，系统性能系数最高可以达到0.66，临界冷凝压力最高为2550Pa，最大制冷量为119W。随着NXP的增大，系统性能系数先快速降低后缓慢下降，微小型喷射器的临界冷凝压力先升高后降低;随着等截面段和喷嘴喉部面积比的增大，系统性能系数提高，微小型喷射器的临界冷凝压力降低。