导　　师： 李静

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 随着微电子、激光技术、航天技术等高科技领域突飞猛进的发展,在高温或超高热流密度环境下工作的场合越来越多,冷却技术也始终伴随着它们的进步而发展,并为它们提供基础的保障。但由于冷却工质的温升显热和汽化潜热大小的限制,传统的物理冷却手段逐渐不能满足这些领域的超高热流密度移除要求。使用新颖高效的化学热沉冷却技术解决如今高温高热流密度的场合散热问题正逐渐被关注,在研究化学热沉冷却的技术背景下,为了推动化学热沉用于超高热流密度快速散热的发展和研究,满足各个领域对高效冷却技术的需求,本文研究化学反应热沉吸热的新冷却工艺,针对选取氧化铁和活性炭混合冷却工质开展研究,通过热分析实验和计算机模拟的手段验证氧化铁和活性炭混合工质化学热沉的降温效果。根据TG-DSC热重实验获得活性炭和氧化铁反应的反应特征和吸热焓值,得到了Fe2O3被活性炭还原成为Fe3O4、FeO和Fe的温度段分别为400~600℃、600~750℃、750℃以上,反应整体的吸热焓值能达到5203.4J/g即926KJ/mol,同时计算了氧化铁和活性炭三个阶段反应的动力学模型函数f(α)=1/(1-α)-1,三个阶段动力学方程的指前因子A和活化能Ea的动力学补偿关系式分别为lnA=0.087Ea+22.63、lnA=0.041Ea+37.51和lnA=0.095Ea+20.39。根据Fluent仿真软件对三维模型下高温热基板的氧化铁和活性炭化学热沉用于散热进行了模拟计算,分析其温度场分布,其结论表明化学热沉将热源温度最高会从1240K降低至704K左右。同时设置不同的混合工质入口流速和热基板热流密度分析温度场分布,结果表明随着入口流速增加热基板温度呈先减小后稳定的趋势,随着热基板热流密度的增加温度呈线性增大趋势。当入口流速超过15m/s后,氧化铁和活性炭吸热化学热沉对热基板的降温效果影响不大,维持在700K左右。根据

关 键 词： 活性炭 氧化铁 化学热沉 散热 动力学分析

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