在3D打印的层级微/纳米结构表面上喷雾冷却的热传输性能创下历史新高
Yongyan Hu1, Yifan Lei1, Xiuliang Liu1
1School of Energy and Power Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China.
Science bulletin
|November 6, 2024
概括
这项研究引入了一种新的3D微/纳米结构表面,可以显著提高喷雾冷却性能. 它实现了创纪录的散热,用于人工智能和电动汽车等苛刻的应用.
科学领域:
- 热传递热量转移的方法
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 流体动力学 流体动力学
背景情况:
- 高流量废热管理对于人工智能和电动汽车等先进技术至关重要.
- 传统的喷雾冷却通常会牺牲高临界热量流 (CHF) 的传热效率.
- 微/纳米结构表面可以改善沸,但可能会阻碍由于蒸汽覆盖而在喷雾冷却中传递热量.
研究的目的:
- 开发一种喷雾冷却方法,同时提高CHF和传热系数 (HTC).
- 为了研究3D有序的层次的微型/纳米结构表面对喷雾冷却性能的影响.
- 克服现有的喷雾冷却技术在高流量散热方面的局限性.
主要方法:
- 一个3D有序的层次的微/纳米结构表面的制造.
- 使用新型表面对喷雾冷却性能进行实验调查.
- 分析流体动力学,包括滴滴运输,毛细管液体膜和泡行为.
主要成果:
- 同时实现了CHF和HTC的增强.
- 观察到的沸反转导致了超高的HTC.
- 通过促进气泡逃逸和液体透,实现了前所未有的CHF.
- 创纪录的传热性能:1273W/cm2的最大热量流和443.7kW/m2的K) HTC.
结论:
- 通过优化液体和蒸汽运输,3D层次的微/纳米结构表面有效地增强了喷雾冷却.
- 这种方法为关键行业的高流量废热管理提供了有希望的解决方案.
- 证明的性能超过了以前的记录,为更高效的热管理系统铺平了道路.
