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手机电脑、储能电池等器件设备运行过程中，必然伴随发热现象。实现更高效散热，是多个行业迫切需要解决的难题。华北电力大学科研团队在新型散热机制——薄液膜沸腾研究方面，成功实现了超过2000W/cm²的超高热流密度，刷新国内外目前已知的相关公开纪录，有望进一步提升器件设备散热效果。该成果近日在权威学术期刊《国际传热传质杂志》发表。
华北电力大学科研团队在调试薄液膜沸腾实验系统。(受访者供图)
当前，在能源电力、航空航天、电子信息等领域，仪器设备不断追求小型化和集成化，单位面积上元器件随之持续增多，这对散热提出更高要求。薄液膜沸腾，是目前国际上前沿的可实现超高热流密度散热的方式，即利用冷却液在热源表面形成的超薄液膜持续沸腾，达到高效散热目的。
“一些电子设备运行时，局部发热量可达1000W/cm²以上，显著高于常压下沸水的热流密度，传统的风冷、液冷等方式无法满足散热需求，一定程度上限制了设备性能的提升。”华北电力大学教授、该团队成员冼海珍说，“在实验中实现的2000W/cm²热流密度，相当于在1平方米面积上，1万台功率为2千瓦的电热炉同时发热。”
华北电力大学教授陈林在安装薄液膜沸腾实验样品。(受访者供图)
华北电力大学杜小泽教授、陈林教授是该团队另两名成员。他们介绍，在取得这一实验突破前，国际上已知的薄液膜沸腾研究的热流密度，难以超过1500W/cm²。团队历经多年研究发现，在恒压供液模式下，用于形成薄液膜的实验样品容易破裂失效，但改为步进增压和连续增压供液后，薄液膜沸腾的临界热流密度最终突破2000W/cm²。由此成功揭示出，优化供液方式，可有效提升薄液膜沸腾的最终性能。
“也就是说，要渐进式提高供液压力，而非刚开始运行时就保持最高压力。”陈林说，该研究成果转化应用后，有望更好保障电子设备、锂电池等的安全性能。
《国际传热传质杂志》审稿人表示，该成果将薄液膜沸腾的热流密度推进到一个全新的高度，对于应对极端散热需求有重要意义。
发布时间：2024-03-18 12:01
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