фрезерной операции получения штырьков на водоблоке, при которой
время обработки на станке с ЧПУ составляет более часа.
Применение новой технологии деформирующего резания (ДР) [5]
для получения поверхностей конвективного теплообмена штырьково-
го типа является одним из перспективных путей создания устройств
охлаждения силовой электроники и микропроцессорной техники с
улучшенными на принципиально новом уровне теплотехническими
характеристиками.
Штырьковые структуры предлагается формировать путем повтор-
ной обработки методом ДР под углом к ранее полученным ребрам.
Принципы их получения, управления их формой и фотографии струк-
тур различного типа приведены в работах [6, 7]. Для исследования
выбраны два типа структур: в виде наклонных заостренных пирамид
(шипы-иглы) и в виде вертикальных шипов, сужающихся кверху и за-
крученных на один-три оборота вокруг своей оси (винтовые шипы).
Основание шипов имеет характерный размер десятые доли миллиме-
тра при высоте шипов до единиц миллиметров. Сложная трехмерная
структура шипов способствует непрерывному разрушению ламинар-
ного пограничного слоя, дополнительно интенсифицируя теплообмен,
по сравнению с гладкими каналами простого оребрения и предста-
вляют особый интерес, поскольку способна турбулизировать поток
теплоносителя с опережающим увеличением коэффициента теплоот-
дачи по сравнению с ростом гидравлического сопротивления. Для по-
верхностей с шипами, получаемыми ДР, площадь теплообмена после
обработки возрастает до 7 раз.
Штырьковые структуры, полученные методом ДР, ранее испыты-
вались при теплообмене на основе фазовых переходов и позволили
существенно повысить теплоотдачу и критические тепловые потоки
при кипении жидкостей [6, 7]. Для конвективного водяного охлажде-
ния такие структуры не испытывались, поэтому возникла потребность
проведения соответствующих исследований, методика и результаты
которых приведены далее.
Гидравлические и тепловые испытания полученных штырьковых
поверхностей теплообмена проводились на экспериментальной уста-
новке, схема которой приведена на рис. 1.
Вода из водопровода
1
поступает в напорный бак
2
, который со-
здает постоянное давление водяного столба
H
между входом и вы-
ходом измерительного блока
3
, после чего вода сливается в мерную
емкость
4
. Электрический нагреватель
5
мощностью 95 Вт являлся
имитатором теплонагруженного элемента, предназначенного для охла-
ждения. При проведении экспериментов измеряли температуру нагре-
вателя
5
, температуру воды на входе и выходе измерительного бло-
ка
3
, а также расход охлаждающей воды. Температуру определяли с
72 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2014. № 2
