一种用于展示导热管散热器散热效率影响因素的方法

摘要

本发明公开了用于展示导热管散热器散热效率影响因素的方法，具体按照以下步骤实施：测量不加导热管散热器时热源和环境的温度；测量加入导热管散热器后热源和环境的温度；根据公式准确地测量导热管型散热器散热效率，并且可以清晰地展现出导热管型散热器散热机理以及影响导热管散热器散热效率的影响因素，由此让学生深刻理解导热管散热机理，有效提高大学热学教学水平。

主权项

一种用于展示导热管散热器散热效率影响因素的方法，其特征在于，采用一种用于导热管型散热器散热效率研究的实验仪，包括主控电源箱(17)和实验支架(7)，所述的实验支架(7)上自下而上依次设置有热源(1)、固定铜块(2)和导热管散热器(31)，所述固定铜块(2)上插有热源温度测温传感器(24)，所述的导热管散热器(31)包括传热器(3)、U型导热管(5)，所述的U型导热管(5)的闭口端插入传热器(3)中，所述U型导热管(5)的开口端插有第一散热器(6)，所述第一散热器(6)的一侧安装有风扇(26)，所述的主控电源箱(17)包括第一电源(27)、第二电源(28)、第三电源(29)和第四电源(30)四个电源，所述的第一电源(27)依次连接有加热开关(12)、电流显示屏(16)和热源(1)，所述第一电源(27)还连接有加热电流调节(13)；所述的第二电源(28)上分别连接有第一温度变送器(32)和第二温度变送器(33)，所述的第一温度变送器(32)分别连接有热源温度测温传感器(24)和热源温度显示屏(14)，所述第二温度变送器(33)分别连接有环境温度测温传感器(23)和环境温度显示屏(15)，热源温度显示屏(14)和环境温度显示屏(15)均连接至第三电源(29)，所述第四电源(30)依次连接有风扇开关(11)和风扇(26)；具体按照如下步骤实施：步骤1、调节热源(1)的电流为0.1A时，对热源(1)加热，加热15‑25分钟，使热源(1)温度恒定，分别记下热源(1)和环境的温度值T₁和T₂，此时，T₁和T₂为不加任何导热管散热器，热源自然散热的温度值；步骤2、将导热管散热器(31)安装在实验支架(7)上；将风扇与电源接通，为风扇(26)供电；调节热源(1)的电流为0.1A时，加热15‑25分钟，使热源温度再次稳定，分别记下此时热源(1)和环境的温度值T′₁和T₂；根据傅里叶传导公式$\frac{\Delta Q}{\Delta t}=\lambda \frac{{\theta }_1-{\theta }_2}{h}S$其中，是传热速率，在此即单位时间散热器的散热量，θ₁为热源温度，θ₂为第一散热器末端温度，即环境空气温度，S是传热样品的传热表面积，h是传热样品的厚度，λ是传热样品的导热系数；当空气中温度恒定和热源功率恒定的情况下，即θ₂＝常数，θ₁‑θ₂为热源温度和环境温度差，θ′₁为加导热管散热器后热源(1)的温度，θ₁‑θ′₁为加导热管散热器后热源温度和不加导热管散热器时热源的温度差，则加导热管散热器(31)后的散热效率为：$\eta =\frac{{\theta }_1-{\theta }_1^{\prime }}{{\theta }_1-{\theta }_2}\times 100\%$根据上述公式算出加风扇后导热管散热器(31)散热效率为$\eta =\frac{T_1-T_1^{\prime }}{T_1-T_2}\times 100\%;$其中，T₁即未加导热管散热器时的热源温度值θ₁对应的热源温度显示屏(14)显示的温度值，T′₁即加导热管散热器后的热源温度值θ′₁对应的热源温度显示屏(14)显示的温度值，T₂即环境空气温度θ₂对应的环境温度显示屏(15)显示的温度；步骤3、将上述的导热管散热器卸下来，将其他导热管散热器换到实验支架(7)上，重复步骤2，根据公式计算出其他导热管散热效率。