一种降低发热电子器件表面过热度的实验系统和实施方法技术方案

一种降低发热电子器件表面过热度的实验系统和实施方法，本发明专利技术适用于液体工质与发热电子器件直接接触时，利用工质沸腾冷却发热电子设备的情况，解决由于沸腾滞后带来的过热度较大问题。通过微加工技术在发热电子器件的表面镀上气泡激发铂膜和测温铂膜，脉冲电源、滑动变阻器、气泡激发点和电磁继电器的输出端形成一个环路。温度控制仪接收测温点的温度信号，当超过其设定值时，向电磁继电器的输入控制信号，控制电磁继电器输出端闭合。然后脉冲电源所在的环路导通，向环路输出一个脉冲电压信号，激发气泡激发点产生气泡，促使整个发热电子器件的表面沸腾，使其提前进入核态沸腾阶段，避免了沸腾滞后带来的过热度过高问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及两相流沸腾传热及电子器件冷却领域，具体涉及一种降低发热电子器件表面过热度的实验系统和实施方法。
技术介绍
随着当今世界科学技术的发展，各种电子电器精密度不断提高，各种数据的计算量越来越大，因此电子设备的集成度和热流密度比以往有着显著的增加，高功率发热电子器件的传热问题凸显，这就需要能够在较小的空间传递出更高的热量。由于液体沸腾时，液体工质发生相变，从而吸收大量的热量，因此具有较高的热传递系数。所以近年来利用液体沸腾冷却发热电子设备的应用也越来越广泛。由于电子设备运行时，温度对其性能的影响较为明显，维持一个适当的温度对电子设备正常运行至关重要。但是当利用液体沸腾冷却时电子设备时，在电子设备刚运行初期，随着热流密度的增大从自然对流区域发展到和态沸腾区域的沸腾曲线，和随着热流密度减小从核态沸腾区域进入自然对流区域的沸腾曲线不重合。且在自然对流区域和核态沸腾区域的转折点上，热流密度增大的实验的过热度会比热流密度减小的实验的过热度大很多，这种沸腾滞后现象会使电子设备的温度过度升高，，从而造成电子设备的性能恶化或者损坏。上述问题对利用液体工质沸腾冷却电子设备造成了很大的麻烦，非常不利于沸腾冷却领域的发展，因此一种壁面沸腾滞后现象的解决方法亟待提出。
技术实现思路
本专利技术的各个方面致力于解决在核态沸腾开始前，由于沸腾滞后现象引起的发热电子器件表面过热度过高的问题，它适用于沸腾换热冷却发热电子器件的系统。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种降低发热电子器件表面过热度的实验系统，该系统由脉冲电源6、滑动变阻器7、气泡激发铂膜1、测温铂膜2、沸腾工质8、温度控制仪4和电磁继电器5组成；电磁继电器5、脉冲电源6、滑动变阻器7、气泡激发铂膜1依次相连，温度控制仪4与电磁继电器5相连接，上述连接均为电气连接；发热电子器件3设在沸腾工质8内，发热电子器件3的表面设有气泡激发铂膜1、测温铂膜2，气泡激发铂膜1、测温铂膜2的位置相对应；温度控制仪4接收测温铂膜2的温度信号，同时将输出控制信号给电磁继电器5。气泡激发铂膜1由气泡激发点9及其两端的接触点11组成。测温铂膜2由测温点10及其两端的接触点11组成，其中，接触点11用于引出导线，气泡激发点9和测温点10的尺寸与厚度不受限制。气泡激发铂膜1、测温铂膜2镀于发热电子器件3的表面中间处。所述的脉冲电源6产生脉宽为1ms-99ms、电压为12V的脉冲电压信号。一种降低发热电子器件表面过热度的实验系统实施方法，其特征在于，实现方法如下：1)测温点测得发热电子器件的温度，进而向温度控制仪输入温度信号，温度控制仪识别输入的温度信号，当温度达到温度控制仪的设定值时，会向电磁继电器输入控制信号，控制电磁继电器的输出端闭合；2)电磁继电器的输出端闭，脉冲电源与气泡激发点形成的环路连通后，输出一个脉冲电压，脉冲电压产生的瞬时热量会激发气泡激发点产生气泡，从而带动发热电子器件表面提前进入核态沸腾阶段，避免产生沸腾滞后造成过热度过高现象。本专利技术突出的优势如下：在利用液体沸腾冷却的发热电子器件的装置中，由于沸腾滞后现象，发热电子器件表面温度要达到很高的过热度，才能进入核态沸腾区域。利用本专利技术能够在较低的过热度下，通过气泡激发，使其在较低的过热度下即进入核态沸腾区域，解决了因沸腾滞后引起发热电子器件温度过高影响电子器件性能的问题。附图说明图1降低发热电子器件过热度的系统原理图。图2发热电子器件表面铂膜详图。图3不同工况下的沸腾曲线。图中：1、气泡激发铂膜；2、测温铂膜；3、发热电子器件；4、温度控制仪；5、电磁继电器；6、脉冲电源；7、滑动变阻器；8、沸腾工质；9、气泡激发点；10、测温点；11、接触点。具体实施方式下面参考附图详细描述本专利技术的示例性实施例。如图1所示，具体实施方式如下：(1)发热电子器件与沸腾工质直接接触；电磁继电器、脉冲电源、滑动变阻器、气泡激发铂膜之间电气连接；温度控制仪接收测温铂膜的温度信号，输出控制信号给电磁继电器。(2)进行实验系统调试，寻求发热电子在最低的过热度下能进入核态沸腾时各个部件的最佳值。根据沸腾工质在系统压力下的沸点，将温度控制仪设置一个较小的过热度，随着发热电子器件不断工作，其表面温度不断升高，当温度达到温度控制仪的设定值时，温度控制仪向电磁继电器发出控制信号，此时电磁继电器的输出端闭合，电磁继电器、脉冲电源、滑动变阻器、气泡激发铂膜组成的环路连通。(3)脉冲电源向环路输出一个脉冲信号，此时观察气泡激发点是否激发出气泡，若未能激发成功，则可通过调节滑动变阻器的阻值和脉冲电压的脉宽，增加气泡激发点两端的脉冲电压值和激发时间，若仍未激发出气泡，则说明表面过热度太低。(4)逐步增加温度控制仪的设定值，重复以上的调试步骤，直到气泡激发点激发出气泡并能带动整个发热电子器件表面沸腾为止。此时的脉冲电压宽度、滑动变阻器的阻值和温度控制仪的设定值，即为系统正常运行时的最佳值。(5)系统正常运行时，随着发热电子器件不断工作，其表面温度上升到温度控制仪的设定值时，温度控制仪向电磁继电器发出控制信号，控制电磁继电器的输出端闭合。此时脉冲电压电磁继电器、滑动变阻器、气泡激发铂膜组成的环路连通，气泡激发点瞬间产生较多的热量并产生气泡，产生的气泡带动整个发热电子器件表面沸腾，此时进入核态沸腾区域，从而避免了因沸腾滞后造成的发热电子器件表面过热度过高现象。(6)通过利用以下三种实验工况做了验证试验，工况1:随热流密度减小的正常沸腾；工况2：随热流密度增加出现沸腾滞后的沸腾；工况3：随热流密度增加激发气泡沸腾。得到了图3所示的沸腾曲线，在核态沸腾出现前，有气泡激发的沸腾实验的过热度比出现沸腾滞后的实验要小很多。很好的证明了本发明的实用性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低发热电子器件表面过热度的实验系统，其特征在于：该系统由脉冲电源(6)、滑动变阻器(7)、气泡激发铂膜(1)、测温铂膜(2)、沸腾工质(8)、温度控制仪(4)和电磁继电器(5)组成；电磁继电器(5)、脉冲电源(6)、滑动变阻器(7)、气泡激发铂膜(1)依次相连，温度控制仪(4)与电磁继电器(5)相连接，上述连接均为电气连接；发热电子器件(3)设在沸腾工质(8)内，发热电子器件(3)的表面设有气泡激发铂膜(1)、测温铂膜(2)，气泡激发铂膜(1)、测温铂膜(2)的位置相对应；温度控制仪(4)接收测温铂膜(2)的温度信号，同时将输出控制信号给电磁继电器(5)。

【技术特征摘要】
1.一种降低发热电子器件表面过热度的实验系统，其特征在于：该系统由
脉冲电源(6)、滑动变阻器(7)、气泡激发铂膜(1)、测温铂膜(2)、沸腾工
质(8)、温度控制仪(4)和电磁继电器(5)组成；电磁继电器(5)、脉冲电
源(6)、滑动变阻器(7)、气泡激发铂膜(1)依次相连，温度控制仪(4)与
电磁继电器(5)相连接，上述连接均为电气连接；发热电子器件(3)设在沸
腾工质(8)内，发热电子器件(3)的表面设有气泡激发铂膜(1)、测温铂膜
(2)，气泡激发铂膜(1)、测温铂膜(2)的位置相对应；
温度控制仪(4)接收测温铂膜(2)的温度信号，同时将输出控制信号给
电磁继电器(5)。
2.根据权利要求1所述的一种降低发热电子器件表面过热度的实验系统，
其特征在于：气泡激发铂膜(1)由气泡激发点(9)及其两端的接触点(11)
组成；测温铂膜(2)由测温点(10)及其两端的接触点(11)组成，其中，接
触点(11)用于引出导线，气泡激发点(9)和测温点(10)的尺寸与厚度不受
限制。
3.根据权利要求1所述的一种降低发热电子器件表面过热度的实验系统，
其特征在于：气泡激发铂膜(1)、测温铂膜(2)镀于发热电子器件(3)的表
面中间处。
4.根据权利要求1所述的一种降低发热电子器件表面过热度的实验系统，
其特征在于：所述的脉冲电源(6)产生脉宽为1ms-99ms、电压为12V的脉冲
电压信号。
5.依权利要求1所述系统的一种降低发热电子器件表面过热度的实验系统
实施方法，其特征在于：实现方法如下，
1)测温点测得发热电子器件的温度，进而向温度控制仪输入温度信号，温

\t度控制仪识别输入的温度信号，当温度达到温度控制仪的设定值时，会向电磁
继电器输入控制信号，控制电磁继电器的输出端闭合；
2)电磁继电器的输出端闭，脉冲电源与气泡激发点形成的环路连通后，输
出一个脉冲电压，脉冲电压产生的瞬时热量会激发气泡激发点产生气泡，从而
带动发热电子器件表...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶芳，杨峰飞，郭航，马重芳，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11