赵惇殳-电子设备热控制技术

admin 2011-08-27

热交换器的设计计算（1）
（1）计算传热系数K
（2）计算 TU及
（5）由热平衡方程求
（4）计算传热量φ
（3）计算或查表得有效度ε
有效度传热单元数法（ε— TU）

热交换器的设计计算（2）

液体冷却系统的设计（1）
确定冷却方式，选择冷却剂
确定流量（或流速）
由△t2根据热平衡方程确定其流量 ,选择二次冷却方式（热交换器类型）,确定冷流体在热交换器中的走向、确定h1和h2,确定冷、热流体的温差（△t1=7~10℃，△t2=5℃）

液体冷却系统的设计（2）
根据h1和h2及△tm,确定KA值，进行设计或选择
计算阻力损失
选用管路和阀
水套设计（发射管）
由流量和阻力损失选泵
控制保护装置
冷板
冷板结构形式
气冷式液冷式
气冷式冷板

肋片
封端
平直形肋锯齿形肋
燕尾形燕尾槽形
多孔形肋
矩形外凸矩形

电子设备的蒸发冷却
原理
蒸发冷却系统的组成
汽—水两相冷却
蒸发冷却的应用
蒸发冷却系统的设计计算
超蒸发冷却
蒸发冷却分类
直接蒸发冷却
间接蒸发冷却
消耗性蒸发冷却

热电致冷原理
塞贝克效应
珀尔帖效应
付立叶效应
焦耳效应
汤姆逊效应

热电致冷的热计算
致冷量
性能系数
最大温差
最大致冷量
最佳工作电流
材料品质因数
最佳性能系数
最佳致冷量设计程序
最佳性能系数设计方法
热电致冷器的结构及应用
结构
特点
应用

热管的基本特性与分类
1.基本特性
大的传热能力
等温性
热流密度可变换
恒温(可控热管)
2.热管分类
深冷热管
低温热管
中温热管
高温热管

热管传热极限
粘性限
声速限
毛细限
沸腾限
携带限

热管结构与材料
分类
蒸汽流量调节热管
过量流体热管
充气热管
结构材料
工作液（要求）
管芯（材料、要求）
管壳（材料、要求）
热管设计要求
工作温度-选择工质、容器耐压能力;
传热量-结构尺寸,管芯结构;
传输长度-毛细限;
温度均匀性-蒸发与冷凝段设计,管芯结构;
工作环境-重力,腐蚀环境;
热环境;
力学条件-强度计算;
工程要求-尺寸,质量,几何尺寸;
可靠性;
瞬时性能-启动性能;

热管应用与设计
设计步骤
吸液芯参数确定（截面积AW，蒸汽通道截面积AV）
管壳设计（壁厚、封头厚度）
工作液的选择
计算工作液充装量
传热极限的校验
设计要求（工作温度、传热量、工作环境、
结构尺寸、其他）
应用（管状、平板、可控热管）
电子设备热测试技术
温度测量
压力测量
流量测量
温度测量
热电偶测温（原理、制作、测试）
红外线测温仪
热敏电阻（-80℃＜~200℃）
温度敏感涂料（38~1800℃）
液晶测温

温度传感器
1. 热电偶
2. 热敏电阻
3. 温度敏感涂料
4. 液晶
5. 红外线测温仪
6. 集成电路温度传感器
7. 光纤温度传感器
热电偶的材料应满足下列要求
金属丝配制成热电偶后应有较大的热电势和热电势率。其热电势与温度最好呈线性关系。
材料不易氧化，不腐蚀。其物理化学性能与热电特性在长期工作后均要稳定。
导电率高，电阻温度系数和比热小。
要易于复制，工艺性与互换性好。
取材容易，价格低。

热电偶冷端温度的补偿
为了正确反映被测元器件的温度值，测量温度时，需要一个恒定的冷端基准温度（如0℃）。这个冷端基准温度可采用冰点槽法、多点共用冷端补偿器、冷端温度补偿电桥和集成电路冷端补偿器等来实现。
热电偶的制作形状，利用两极尖端放电电弧将两热电偶丝焊成一个测量端。对于直径为0.1～0.2mm的热电偶丝，其电弧热电偶的测温工作端（热端）可采用电弧焊或钎焊进行焊接。
电弧焊是将热电偶丝绞接成（去掉塑料保护层和绝缘层）电弧焊的一极，另一极用碳棒（一头磨成尖焊的电压控制在20～32V左右。此外，还可以用盐浴焊、
盐水焊、水银焊等方法进行焊接。
对于铜-康铜热电偶丝还可以采用锡铅焊。高温的热电偶丝，应采用银焊料钎焊。
压力与流量测量
液柱压力计（U形管、倾斜或杯式、微压计）
节流式流量计
弹簧或压力表
毕托管测流量（流速）
转子流量计

风洞试验装置介绍
整流段
试验（测试）段
扩压段

电子设备热性能评定
一.技术要求
1.制定热性能评定计划
2.评定前设备的电性能指标应达到规定的要求
3.评定过程中,设备应处于额定工况下工作
4.进行热评定的条件(包括正常大气条件,设备的环境参数,如海拔高度,大气压力,温度湿度等,对模拟环境要进行监控,风冷时,空气的相对湿度应保持在50%-75%之间,液态冷却的液体与元器件相容)
5.测试设备应经检验部门检验,偏差在允许范围内
6.列出对可靠性影响较大器件,温度临界元件和发热
量超过设备发热量1%的元件
7.填写热性能评定必须的数据清单
二.热性能评定程序
1.测量参数
a关键元器件的温度
b 设备外表面的温度
c 试验箱内壁的平均温度
d 设备的环境温度
e 冷却剂的进口与出口温度
f 冷却剂进口和出口的压力损失
g 进口处空气的相对湿度
h 热时间常数
i 设备输入和输出功率 2.检查设备热性能的保护和控制装置的功能
3.主要参数的测量
温度测量
流量测量
流速测量
压力测量
4.自然冷却设备的测试
5.强迫冷却的监测
数据处理
1.元器件表面温度的平均值
2.环境温度平均值
3.流量的换算
4.非标准状态下,冷却剂的压力损失
5.冷却剂吸收的热量
6.根据测量数据和计算结果,绘制相关曲线
(1)环境温度与海拔高度的关系曲线
(2)瞬态热性能曲线
(3)冷却剂流量与进口温度的关系曲线
(4)强迫冷却时,流量与静压降的关系曲线低热阻设计技术
低熔点合金填料(I )
低热阻芯片技术
1).微焊接技术
2).有机介质. 材料
3).基板技术
4).热介质材料
低热阻优化散热器