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应用于IGBT冷却的相变换热实验研究
| 论文题名： | 应用于IGBT冷却的相变换热实验研究 |
| 关键词： | 高速列车;牵引系统;绝缘栅双极晶体管;冷却作用;相变换热 |
| 摘要： | 随着高速列车的不断发展，IGBT作为高速列车牵引系统的重要元件，其可靠性和使用寿命得到了广泛关注。能否将IGBT产生的热量转移出去关系到IGBT使用寿命以及列车的稳定。随着IGBT功率和热流密度不断增加，现有的水冷板技术将不能够满足未来对IGBT散热的要求，采用相变冷却吸收IGBT散热的研究成为近年来研究的热点。本文通过实验研究大尺寸、高热流密度条件下的微通道流动沸腾换热，探究加热方向、几何特性以及结构特性对微通道流动沸腾换热的影响。 不同加热方向下的研究结果表明，微通道内均出现核态沸腾和强迫对流沸腾两种传热机理，当微通道内从核态沸腾向强迫对流沸腾转变时，通道内流型发生变化，变化过程中换热出现短暂恶化。质量流速和热流密度对微通道壁面温度和换热系数有重要的影响，低质量流速、高热流密度条件下，微通道壁面温度升高明显，换热出现恶化。底加热方式的换热效果好于顶加热方式，微通道内浮力的作用不能被忽略。提出的修正的换热关联式可以较准确的预测顶加热方式换热系数，平均误差为16.6％。 对不同长度微通道内流动沸腾换热实验结果表明，长度增加，壁面温度升高明显，换热出现恶化，微通道出口附近温度也要远远高于入口温度。随着通道数目的增加，通道内流量分布不均匀性增加，影响整个微通道换热器换热效果。长度增加，换热系数下降，换热出现恶化。考虑长度l和通道数目n对微通道换热的影响，提出了影响因子α，修正后的关联式能够较好的预测长通道下的换热系数。 提出了组合型微通道换热器。研究结果显示，组合型微通道换热器壁面温度低于长通道换热器壁面温度，但高于短通道换热器壁面温度，通道数目增加导致通道内流量分布不均匀性增加，影响整体换热。相同工况下，组合型微通道换热器换热系数高于长通道换热器换热系数，略低于短通道换热器换热系数，由于通道数目的影响，高热流密度条件下，组合型微通道换热器换热系数出现下降。 |
| 作者： | 许茗宸 |
| 专业： | 热能工程 |
| 导师： | 贾力 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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