手機電腦、儲能電池等器件設備運行過(guò)程中，必然伴隨發(fā)熱現象。實(shí)現更高效散熱，是多個(gè)行業(yè)迫切需要解決的難題。華北電力大學(xué)科研團隊在新型散熱機制——薄液膜沸騰研究方面，成功實(shí)現了超過(guò)2000W/cm²的超高熱流密度，刷新國內外目前已知的相關(guān)公開(kāi)紀錄，有望進(jìn)一步提升器件設備散熱效果。該成果近日在權威學(xué)術(shù)期刊《國際傳熱傳質(zhì)雜志》發(fā)表。

 

 

  華北電力大學(xué)科研團隊在調試薄液膜沸騰實(shí)驗系統。（受訪(fǎng)者供圖）

 

  當前，在能源電力、航空航天、電子信息等領(lǐng)域，儀器設備不斷追求小型化和集成化，單位面積上元器件隨之持續增多，這對散熱提出更高要求。薄液膜沸騰，是目前國際上前沿的可實(shí)現超高熱流密度散熱的方式，即利用冷卻液在熱源表面形成的超薄液膜持續沸騰，達到高效散熱目的。

 

  “一些電子設備運行時(shí)，局部發(fā)熱量可達1000W/cm²以上，顯著(zhù)高于常壓下沸水的熱流密度，傳統的風(fēng)冷、液冷等方式無(wú)法滿(mǎn)足散熱需求，一定程度上限制了設備性能的提升。”華北電力大學(xué)教授、該團隊成員冼海珍說(shuō)，“在實(shí)驗中實(shí)現的2000W/cm²熱流密度，相當于在1平方米面積上，1萬(wàn)臺功率為2千瓦的電熱爐同時(shí)發(fā)熱。”

 

 

  華北電力大學(xué)教授陳林在安裝薄液膜沸騰實(shí)驗樣品。（受訪(fǎng)者供圖）

 

  華北電力大學(xué)杜小澤教授、陳林教授是該團隊另兩名成員。他們介紹，在取得這一實(shí)驗突破前，國際上已知的薄液膜沸騰研究的熱流密度，難以超過(guò)1500W/cm²。團隊歷經(jīng)多年研究發(fā)現，在恒壓供液模式下，用于形成薄液膜的實(shí)驗樣品容易破裂失效，但改為步進(jìn)增壓和連續增壓供液后，薄液膜沸騰的臨界熱流密度最終突破2000W/cm²。由此成功揭示出，優(yōu)化供液方式，可有效提升薄液膜沸騰的最終性能。

 

  “也就是說(shuō)，要漸進(jìn)式提高供液壓力，而非剛開(kāi)始運行時(shí)就保持最高壓力。”陳林說(shuō)，該研究成果轉化應用后，有望更好保障電子設備、鋰電池等的安全性能。

 

  《國際傳熱傳質(zhì)雜志》審稿人表示，該成果將薄液膜沸騰的熱流密度推進(jìn)到一個(gè)全新的高度，對于應對極端散熱需求有重要意義。（記者趙旭）