趙惇殳-電子設備熱控制技術

admin 2011-08-27

熱交換器的設計計算（1）
（1）計算傳熱系數K
（2）計算 TU及
（5）由熱平衡方程求
（4）計算傳熱量φ
（3）計算或查表得有效度ε
有效度傳熱單元數法（ε— TU）

熱交換器的設計計算（2）

液體冷卻系統的設計（1）
確定冷卻方式，選擇冷卻劑
確定流量（或流速）
由△t2根據熱平衡方程確定其流量 ,選擇二次冷卻方式（熱交換器類型）,確定冷流體在熱交換器中的走向、確定h1和h2,確定冷、熱流體的溫差（△t1=7~10℃，△t2=5℃）

液體冷卻系統的設計（2）
根據h1和h2及△tm,確定KA值，進行設計或選擇
計算阻力損失
選用管路和閥
水套設計（發射管）
由流量和阻力損失選泵
控制保護裝置
冷板
冷板結構形式
氣冷式液冷式
氣冷式冷板

肋片
封端
平直形肋鋸齒形肋
燕尾形燕尾槽形
多孔形肋
矩形外凸矩形

電子設備的蒸發冷卻
原理
蒸發冷卻系統的組成
汽—水兩相冷卻
蒸發冷卻的應用
蒸發冷卻系統的設計計算
超蒸發冷卻
蒸發冷卻分類
直接蒸發冷卻
間接蒸發冷卻
消耗性蒸發冷卻

熱電致冷原理
塞貝克效應
珀爾帖效應
付立葉效應
焦耳效應
湯姆遜效應

熱電致冷的熱計算
致冷量
性能系數
最大溫差
最大致冷量
最佳工作電流
材料品質因數
最佳性能系數
最佳致冷量設計程序
最佳性能系數設計方法
熱電致冷器的結構及應用
結構
特點
應用

熱管的基本特性與分類
1.基本特性
大的傳熱能力
等溫性
熱流密度可變換
恒溫(可控熱管)
2.熱管分類
深冷熱管
低溫熱管
中溫熱管
高溫熱管

熱管傳熱極限
粘性限
聲速限
毛細限
沸騰限
攜帶限

熱管結構與材料
分類
蒸汽流量調節熱管
過量流體熱管
充氣熱管
結構材料
工作液（要求）
管芯（材料、要求）
管殼（材料、要求）
熱管設計要求
工作溫度-選擇工質、容器耐壓能力;
傳熱量-結構尺寸,管芯結構;
傳輸長度-毛細限;
溫度均勻性-蒸發與冷凝段設計,管芯結構;
工作環境-重力,腐蝕環境;
熱環境;
力學條件-強度計算;
工程要求-尺寸,質量,幾何尺寸;
可靠性;
瞬時性能-啟動性能;

熱管應用與設計
設計步驟
吸液芯參數確定（截面積AW，蒸汽通道截面積AV）
管殼設計（壁厚、封頭厚度）
工作液的選擇
計算工作液充裝量
傳熱極限的校驗
設計要求（工作溫度、傳熱量、工作環境、
結構尺寸、其他）
應用（管狀、平板、可控熱管）
電子設備熱測試技術
溫度測量
壓力測量
流量測量
溫度測量
熱電偶測溫（原理、制作、測試）
紅外線測溫儀
熱敏電阻（-80℃＜~200℃）
溫度敏感涂料（38~1800℃）
液晶測溫

溫度傳感器
1. 熱電偶
2. 熱敏電阻
3. 溫度敏感涂料
4. 液晶
5. 紅外線測溫儀
6. 集成電路溫度傳感器
7. 光纖溫度傳感器
熱電偶的材料應滿足下列要求
金屬絲配制成熱電偶后應有較大的熱電勢和熱電勢率。其熱電勢與溫度最好呈線性關系。
材料不易氧化，不腐蝕。其物理化學性能與熱電特性在長期工作后均要穩定。
導電率高，電阻溫度系數和比熱小。
要易于復制，工藝性與互換性好。
取材容易，價格低。

熱電偶冷端溫度的補償
為了正確反映被測元器件的溫度值，測量溫度時，需要一個恒定的冷端基準溫度（如0℃）。這個冷端基準溫度可采用冰點槽法、多點共用冷端補償器、冷端溫度補償電橋和集成電路冷端補償器等來實現。
熱電偶的制作形狀，利用兩極尖端放電電弧將兩熱電偶絲焊成一個測量端。對于直徑為0.1～0.2mm的熱電偶絲，其電弧熱電偶的測溫工作端（熱端）可采用電弧焊或釬焊進行焊接。
電弧焊是將熱電偶絲絞接成（去掉塑料保護層和絕緣層）電弧焊的一極，另一極用碳棒（一頭磨成尖焊的電壓控制在20～32V左右。此外，還可以用鹽浴焊、
鹽水焊、水銀焊等方法進行焊接。
對于銅-康銅熱電偶絲還可以采用錫鉛焊。高溫的熱電偶絲，應采用銀焊料釬焊。
壓力與流量測量
液柱壓力計（U形管、傾斜或杯式、微壓計）
節流式流量計
彈簧或壓力表
畢托管測流量（流速）
轉子流量計

風洞試驗裝置介紹
整流段
試驗（測試）段
擴壓段

電子設備熱性能評定
一.技術要求
1.制定熱性能評定計劃
2.評定前設備的電性能指標應達到規定的要求
3.評定過程中,設備應處于額定工況下工作
4.進行熱評定的條件(包括正常大氣條件,設備的環境參數,如海拔高度,大氣壓力,溫度濕度等,對模擬環境要進行監控,風冷時,空氣的相對濕度應保持在50%-75%之間,液態冷卻的液體與元器件相容)
5.測試設備應經檢驗部門檢驗,偏差在允許范圍內
6.列出對可靠性影響較大器件,溫度臨界元件和發熱
量超過設備發熱量1%的元件
7.填寫熱性能評定必須的數據清單
二.熱性能評定程序
1.測量參數
a關鍵元器件的溫度
b 設備外表面的溫度
c 試驗箱內壁的平均溫度
d 設備的環境溫度
e 冷卻劑的進口與出口溫度
f 冷卻劑進口和出口的壓力損失
g 進口處空氣的相對濕度
h 熱時間常數
i 設備輸入和輸出功率 2.檢查設備熱性能的保護和控制裝置的功能
3.主要參數的測量
溫度測量
流量測量
流速測量
壓力測量
4.自然冷卻設備的測試
5.強迫冷卻的監測
數據處理
1.元器件表面溫度的平均值
2.環境溫度平均值
3.流量的換算
4.非標準狀態下,冷卻劑的壓力損失
5.冷卻劑吸收的熱量
6.根據測量數據和計算結果,繪制相關曲線
(1)環境溫度與海拔高度的關系曲線
(2)瞬態熱性能曲線
(3)冷卻劑流量與進口溫度的關系曲線
(4)強迫冷卻時,流量與靜壓降的關系曲線低熱阻設計技術
低熔點合金填料(I )
低熱阻芯片技術
1).微焊接技術
2).有機介質. 材料
3).基板技術
4).熱介質材料
低熱阻優化散熱器