板翅式冷板的计算机辅助设计.pdfVIP

辅助设计 赖天华 板的设计过程分析，介绍 对常见的板翅式均温散热 作为同行进行冷板热设计 的参考。 【关键词】肋片 肋高液冷冷板换热效率结构尺寸 1．概述 1 1问题的提出 随着电子技术的飞速发展，各种电子器件的性能和密集组装程度得到很大的提高，但是，如果电 子器件的热耗散功率不能够及时散去，将对屯子器11韵性能产生很大的影响，其至造成破坏性损伤，使 整个设备完全不能工作。据有关资料显示：在屯子设备的常见故障中，由于电子设备的温度过高而导致 敬备不能正常工作的比例离达50％～60％。现在，设备所处的环境条件愈来愈恶劣，设备对散热器件的体 积、重量、性能的要求又愈来愈高。因此，在这种情况F，设计出性能良好、可靠性高的数热器就显得 非常必要! 随着社会的发展，新1支术更新换代的周期愈来愈短，要求电子设备的研制周期也将人幅度缩短 如何在较短的设计周期内，设计出满足设备需要的、高可靠性的冷却系统及其执行元件，将是科研过程 中会面临的一个非常重要的问题1 1．2解决途径 根据常规的设计理论，我们对散热系统的执行元件一冷板的热设计经常采用校核计算的方法来进 行设计： A．初步选择冷却介质受其物理参数 B．预定冷板的结构尺,d-}n肋片参数 C．计算出冷板的安装表面温度和冷板的压力损失井与技术指标进行比较 一134— a．符合要求：说明预定参数符合要求。 b．不符合要求：说明预定参数不能满足指标一重新设定冷板结构参数一再进行计算一再判 定。 因此，箍个设计计算的过程，只能是一个校核计算的过程，很可能出现设计余量过大的情况；如 果要得到比较好的设计结果，必须进行多次的优化设计，但反复计算的工作量极大，浪费很多的时间和 精力，拖延整个项目的研制周期。 目前，对电子设备热传递的精确分析都是利用有限元法或者有限差分法等方法在计算机上进行模 拟求解，也能够达到比较高的精度，然而这种方法需要花费大量的时间进行编程、调试，工作量投大 对技术人员的专业技能要求很高，较难进行普及。另外，国外利用这些算法，也开发了很多应用软件 是，针对每一种软件，都有自己的特点，有自己的运行环境，对硬件环境要求比较高，对设计者的基本 素质要求也很高，计算也相当复杂，也难以进行大面积的普及，而在实际_j：程应用中遇到的此类问题义 相当多：因此，我们希望通过采用比较简单的设计计算方法，用普通的硬件设施和简单的算法来进行计 算机的辅助优化设计，以解决在实际工程应_【{；i中遇到的4i需要很精确解的液冷散热冷扳设计问题。 2．设计思路 2．1概述 作为冷却系统的执行元件，板翅式冷板自本世纪三十年代问世以来，由于其传热面由翅片进行了 充分扩展，使单何体积内的换热面积得到极大提高，并且其翅片结构比较特殊，或有孔洞，或有缝隙， 或折弯，能够破坏边界层，促进流体紊流．因此其换热强度很大，结构非常紧凑，在各行各业中得到了 及其J“泛的应用。 由于液体的导热系数和比热均比空气大．与风冷相比，其换热效率很高，在人功率的冷却系统中 我们经常采用液玲方式对电子器件进行冷却，我国的许多大功率发射机的发射管，如：速调管、行波管、 返波管、磁控管等等，都采用了液体冷却的方式进行冷却。下面，我nJ以某科研课题中的板翅式均温液 冷冷板的设计为例，来说明如何利用计算机进行散热冷板的计算机辅助设计计算。 2．2换热过程分析 为了设计出高效的冷板换热器，我”]首先必须对热交换过程进行分析：在常见的间接式液冷系统中， 冷板既作为电子元器件的安装基础，义作为电子器件热耗散功率的热交换器什，电子器件的热量通过冷 扳传递给冷却液带走。在设计时，主要应该控制冷扳安装表面的温度，使之低于技术指标要求，以保证 电子器件丁作在允许温度以内，达到冷却、散热的目的(在液冷系统中辐射换热和器件与空气之间的对 流换