【摘 要】
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2019年被认为是5G“商用元年”,5G环境下移动通信设备在原有小空间、高热流密度的基础上,进一步增加了运行功率,使手机、平板电脑等超薄移动设备面临极大的散热挑战。本文针对超薄移动设备的需求,尝试设计制作了厚度为0.3mm的石墨-铜材质超薄柔性平板热管,首次使用石墨作为热管管壳的主体材料。并对其做了传热性能测试,以验证此类超薄柔性热管的使用可行性,具有重要的现实意义。主要工作内容如下:首先,设计了
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2019 年被认为是 5G“商用元年”,5G 环境下移动通信设备在原有小空间、高热流密度的基础上,进一步增加了运行功率,使手机、平板电脑等超薄移动设备面临极大的散热挑战。
本文针对超薄移动设备的需求,尝试设计制作了厚度为 0.3mm 的石墨-铜材质超薄柔性平板热管,首次使用石墨作为热管管壳的主体材料。并对其做了传热性能测试,以验证此类超薄柔性热管的使用可行性,具有重要的现实意义。主要工作内容如下:
首先,设计了超薄柔性平板热管结构,确定了各部分材料选择。对设计的热管进行了传热性能理论分析。计算出最大理论运行传热极限,与后续实验测试进行对比分析。然后探索出热管的加工制作过程,其制作工艺流程有管壳制作、支撑结构制作、热管焊接和抽真空注液。最后,搭建了传热性能测试实验台,并对其进行了传热性能研究。
通过实验测试得到了不同工作条件下热管的外壁面轴向温度分布,分析出最佳运行功率;和同尺寸铜片进行对比,分析了启动热性和热阻值;分析了充液率对热管热阻的影响;将实际运行传热极限和理论计算进行对比,分析了实验误差。测试温度范围内,毛细极限是最大理论传热极限;热管的启动速度随着加热功率的增大也会更快,热管蒸发端和冷凝端的启动过程类似,但是冷凝端会有所延迟;当充液率为1时,热管的最佳运行功率在5W~8W之间;运行功率为5W时,铜箔的热阻是热管的4倍;充液率为1.1时,热管的总热阻最小,传热性能最好;实验受到加工精度、注液机器、测试环境等因素,造成理论计算和实验之间的误差,通过误差分析,计算出热阻的不确定度为6.30%。
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