图1- 1计算机芯片热流密度逐年变化趋势

表1- 1各自散热方式优缺点

散热方式 优点 缺点

自然对流散热 结构简单，成本低，安全可靠 热阻大，传热性能差散热

强迫对流散热 结构简单，成本低，技术成熟 效率低，寿命短，只能满足小功率器件的要求

热管冷却 传热量大，均温性能好，传热放向可逆。 会引入额外热阻，成本高，容易造成循环障碍

热电冷却 体积小，噪音低，无运动部件，控制方便 制冷系数低，制冷量小

喷射冷却 对流换热系数高 制造工艺限制了喷嘴直径，影响了喷嘴的数目

微通道冷却 体积小，低热阻，低流量散热效率高速度快 制造工艺复杂，成本高

1。2微通道沸腾换热发展现

管内的流动沸腾在工业界已经是应用多年的技术，从早期较大尺寸的流到，到这几年，大家把注意力都集中在了微通道中，观察其中的传热和压降特性。1981年Tuckerman和 Peace[1]首次提出将单相流体通过微通道以带走热量的微通道散热技术。这是一种极有潜力的高热流密度器件散热。但单相热传递也造成了较大的温度梯度和工质需求量。近年来，在微通道的沸腾传热也已经得到了实验证明其传热性能比单相传热更加优越。

而微通道蒸发器具有卓越的二相传热能力，其利用相变可以带走大量的热量，再加上微通道蒸发器具有体积小，工质需求量低，均温性高以及单位体积热流量高等优点，十分适合电子传热。让设备更好的散热，传统的一些方法已经过时，行业内迫切的寻找一种紧凑高效的散热装置。微通道散热在这种背景下孕育而生。以下是一些学者的研究情况。

1981 年-1982 年美国学者Tuckerman和Pease提出了微通道散热器的概念，他们在0。5mm厚的基板上加工出50μm宽、300μm深的平行多路通道，在温升71℃、压降350kpa 的条件下，以水为介质获得了790W/cm2的高热流密度（目前空气冷却仅能达到50W/cm2）[1]。现在，大部分学者将微通道分为了三类，以下是这三类的分法。

常规通道： Dh =3mm文献综述

微小通道： Dh =200um-3mm

微型通道： Dh =10um-200um

 Kew and Cornwell[2]观察微通道内的流动沸腾现象，认为流道小于一定尺寸，有限的空间会限制气泡的成长或移动，使得气泡充满流道截面，并沿轴向快速扩张，如图1所示。提出Co无因次准则数作为微通道的分界。当 >0。5时，以毛细应为主流道内将不会出现分层流，气泡运动受限的现象非常显著，表现出不同于大管的沸腾传热与流动特性，传统的流动沸腾传热系数预测公式不能适用。

图1- 2微通道内受限气泡

Lin and Pisano[3]提出气泡成核的直径作为微通道的分界线，成核半径的公式如下：

观察直径1um-2um流道内的流动沸腾现象，发现成核所需的过热度远高于传统流道。Peng and Wang[4]进一步提出蒸发空间的假设，认为当流道尺小于成核所需直径时，工质将需要吸收额外的潜热才能进行核沸腾，并以实验加以验证。Thome[5]认为一般流道的成核址约在1-2um间，因此成核直径较适合作为微通道到纳米流道之间的分界。在目前尚未完全了解微通道的流动沸腾现象前，以具有物理意义的Co无因次准则数作为分界是最好的方式。