电子设备散热技术探讨的论文

电子设备散热技术探讨的论文
  随着电子技术的飞速开展,大功率、高功率密度器件被大量研制和应用。电子设备在功率增加的同时,其热耗也在增加,有些电子器件工作时的外表热流密度已达数十瓦每平方厘米。大量的热耗如果不能及时散发出去,将极大地影响电子设备的可靠性。据统计,在导致电子设备失效的因素中,温度占55%(其余因素为灰尘6%,湿度19%,振动20%)1。电子设备的运行实践说明:随温度的增加,电子元器件的失效率呈指数增长,对于有些电子器件,环境温度每升高10°C,失效率甚至会增大一倍以上1,这在不同程度上降低了设备的可靠性。此外,由于设计理念的转变,电子器件的封装度不断提高,小型化、模块化成为电子设备的开展趋势,这就对电子设备的热设计提出了更高的要求,科学、有效的冷却系统设计就显得尤为重要。
  1.1冷却方式的选择
  常用的冷却方式主要有自然风冷、强迫风冷和强迫液冷三大类。自然风冷是最理想的冷却方式,无需其他辅助设备,但其冷却能力较低,适合热流密度在0.04W/以下的电子元器件的冷却。强迫风冷的冷却系统结构简单、紧凑,本钱低,设备量少,但受外形尺寸及重量的限制,所提供的风量有限,适合热流密度较低的场合。一般情况下,在热流密度小于0.4W/cm2时,可采用
强迫风冷。液体冷却系统相对复杂,设备量大,本钱高,但其承受的热流密度大,散热效率高,热负载温度梯度小,适合热流密度较高的场合。冷却方式的选择见图1。
  1.2冷却介质的选择
  风冷电子设备的冷却介质是空气,根据电子设备的要求,有时需要对空气进行除尘、除湿等处理。液冷电子设备冷却介质的选择,需要综合考虑以下几个方面:
  1)冷却介质的热特性参数,包括导热系数、比热容等;
  2)冷却介质的物理特性,包括适当的沸点和冰点及是否易燃、有毒等;
  3)冷却介质的相容性,要考虑冷却介质对散热器是否有腐蚀作用,与密封圈的橡胶种类是否相容等;
  4)要求冷却介质本钱低,适合长期使用;
  5)如果在高压下使用,还需要考虑冷却介质的一些电气特性。
  水和乙二醇水溶液都是较为常用的冷却介质,也有一些电子设备是用油作为冷却液的。从散热角度考虑,水是最理想的冷却介质,其比热容大,导热系数高,且价格低廉。但水的冰点较高,不适合在低温环境下(如冬季室外或高空中)对电子设备进行冷却。军用电子设备,特别是机载电子设备对环境要求苛刻,国内一般都以浓度为65%的乙二醇水溶液作为冷却介质,其特点是冰点低、热容大。水和65#冷却液的性能比拟见表1。
  2.1冷却系统的设计原那么及准备 钢架雨棚
  2.1.1设计原那么
  冷却系统设计的目的就是在热源至最终散热环境之间提供一条可以把热量迅速传递出去的低热阻通道,以满足电子设备散热可靠性的要求。在进行冷却系统设计时,一般要考虑如下几个方面:
  1)冷却系统具有充裕的冷却能力,以保证电子元器件能够在规定的环境(尤其是高温环境)中正常工作;
  2)冷却系统具有高的可靠性;
  3)冷却系统具有良好的维修性,操作、维护方便;
  4)冷却系统具有较高的性价比。
  2.1.2设计准备
  在进行电子设备冷却系统设计前,要首先明确以下几点:
  1)确定电子设备的工作环境。要确定电子设备的工作环境是室内还是室外,是地基还是空载。如果是空载,还要确定是舱内还是舱外及载机的高度。根据这些环境条件,估算出电子设备工作的环境极限温度。
  2)计算电子设备的热耗及热流密度。通过功率、效率计算,估算出电子设备的热耗,结合电子设备的体积、散热面积计算出电子设备工作时的热流密度。
  3)确定冷却方式。根据电子设备的热流密度,确定电子设备的冷却方式并选择适宜的冷却介质,同时还要确定电子设备的载体(如战斗机)是否能提供所需要的冷却介质。
  4)确定冷却介质的流量。根据电子设备的热耗及确定的冷却介质,可根据以下两个公式计
电表铅封算出所需要的冷却介质的流量(质量流量和体积流量):
  式中:qm为冷却介质的质量流量;Q为模块的耗散功率;cp为冷却介质比热容;At为冷却介质的温升;qv为冷却介质的体积流量;p为冷却介质的密度。
  对于风冷电子设备,流量常用质量流量表示(单位:kg/s),其温升At由电子设备的允许工作温度和冷却介质的温度决定,一般有数十摄氏度;对于液冷电子设备,流量常用体积流量表示(单位:m3/s),其温升At-般取5°C~8°C。
  2.2风冷系统设计
视频采集  采用自然风冷时,如果电子器件的热流量较小,靠空气对流换热带走热量即可;如果热流量稍大,可以增加散热器,散热器传导散热与空气对流散热相结合。 镀锌光亮剂
  当电子器件热流密度大于0.04W/cm2时,用自然冷却方法就不能有效地将热量带走,这时必须采用强迫风冷。从冷却方式上分,强迫风冷有直接风冷和间接风冷两种形式。直接风冷就是冷却风直接吹到电子器件上,散热效果较好,对于一些形状不规那么,体积较大,不易于间接风冷的电子器件(如变压器),可采用直接风冷;间接风冷是把电子器件贴到
冷板或散热器上,冷却风通过冷板或散热器带走电子器件的热量。
  从风的动力上分,强迫风冷又可分为吹风和排风两种形式。吹风冷却需要在设备进风口接风机,占用空间较大,且振动、噪声也较大,但可以提供充足风量,冷却效果比拟好。对于机载设备,有时可利用压缩空气代替风机进行冷却散热。如果电子设备的安装空间狭小且无压缩空气源,可考虑采用轴流风扇排风散热,轴流风扇一般要靠近设备的出风口位置。我们常见的计算机CPU就是采用“散热器+轴流风扇”的散热模式,计算机的电源一般也采用轴流风扇排风散热。
  风冷电子设备冷却系统承受的压力一般比拟小(<10kPa),且少量的风泄露不会对电子设备造成污染,故风冷系统对密封性要求不高。由于风冷电子设备的温度梯度较大,在条件允许的情况下,增加风的流量一般都可以取得比拟好的散热效果。
  2.3液冷系统的设计 热轧卷
>变速箱取力器

本文发布于:2024-09-22 19:26:32,感谢您对本站的认可!

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