第5讲肋片式散热器及冷板设计学案.pptVIP

电 子 设 备 热 设 计及分析技术 第五讲 电子设备用肋片式散热器及 冷板设计 肋片式散热器 肋片式散热器 肋片式散热器 设计要求1 根据肋片式散热器的传热特性设计肋片 2 肋片参数的优化 3 保证热源器件工作稳定、功率输出正常。 工程应用中的若干问题1 如何选用合适的肋片式散热器 2 散热器的材料与表面处理3 散热器的正确安装 肋片式散热器分类 散热器图例 散热器图例 肋壁传热 肋化系数的最优化 最佳肋间距－肋高 肋片式散热器传热方程 肋片式散热器传热方程 肋片增强换热的条件 肋片换热量与肋片高度的关系 肋片换热量与肋片高度的关系 影响散热器性能的几何参数 影响散热器性能的几何参数 散热器材料的影响 肋片表面形状的影响 影响散热器散热性能的其它因素分析 界面热阻的影响 接触热阻： 在接触面涂覆硅脂可使接触热阻降低（20~50）%。 绝缘衬垫热阻： 影响散热器散热性能的其它因素分析 功耗的影响 影响散热器散热性能的其它因素分析 环境温度的影响 肋片的散热效率 肋片效率的图解法 几种常见散热器 扇形散热器 散热器的扣式安装 页齿多、导热快、设计新颖、造型美观 多彩散热片 多彩散热片 不同制造工艺对散热器性能的影响 合理选取散热器 合理选取散热器 散热器的热阻 散热器的选择应用示例 散热器的选择应用示例 散热器的选择应用示例 应用示例 散热器的优化设计 散热器在工程应用中的几个问题 梯形肋、三角形肋、 流线型肋的比较 梯形肋结构简单，易于制造，但重量大。 三角形肋体积和矩形肋相似，换热量相当，重量减轻30%左右； 流线型肋片符合热流线分布规律，结构合理，重量较三角形肋片低3%~6%,但制造复杂，成本高。 热阻值的比较： 梯形肋三角形肋流线形肋 冷板概述 冷板的结构类型 气冷式冷板 以空气为介质，空气与冷板的对流带走电子设备耗散的热量。 液冷式冷板 以液体为介质，使其与冷板对流带走电子设备耗散的热量。 储热冷板 利用冷却剂在相变（固态 液态）过程中吸收溶解热而达到冷却电子器件的装置。 热管冷板 将高效传热的热管与冷板相结合所组成的装置。 冷板换热的特点 冷板上的温度梯度小，热分布均匀，可带走较大集中热负载。 由于它采用间接冷却的方式，可使电子元器件不与冷却剂直接接触，减少各种污染（如潮湿，灰尘，以及包含在空气中其它污染物质的污染），提高工作的可靠性。 与直接风冷相比，空气的损耗小，同时也便于改变空气的流量和入口温度，提高冷却效率。 冷板装置的组件简单，结构紧凑，便于维修。 气冷式冷板 部分国产风冷肋片的技术数据 部分进口风冷肋片的技术数据 肋片数据 空气的物性参数 液冷式冷板 冷板的结构示例 冷板式强迫液体冷却系统 储热冷板 相变材料的基本要求 有较高的熔解热； 熔解时的体积膨胀较小； 材料的比热容、密度、导热系数较大； 发生相变时的蒸汽压力较低； 材料与冷板有兼容性，相变时不产生有害物质； 相变材料的熔解温度一般应保证发生相变的温度大于冷板的初始温度，而相变材料的熔解温度应小于冷板的许用温度。 常用相变材料的物理性质 冷板的选用原则 根据电子元件热源分布（集中、均布、非均布）、热流密度、许用温度、冷板通道的许用压降和冷板的工作环境条件等综合因素进行考虑； 高功率和大功率器件的散热，可选强制液冷冷板； 对于热量均布的中、小功率器件，可选强制空气冷却冷板 对于按脉冲工况运行的电子器件，或电子设备的内热源与外部热环境之间的温度有较大的周期性变化可选择储热冷板。 冷板的换热计算 冷板的换热计算 冷板设计用各系数曲线 冷板设计用各系数曲线 冷板的设计步骤 校核计算 已知冷板的结构类型、尺寸、冷却剂的流量和工作环境条件，要求校核该冷板是否满足所需传热量，以及克服流经冷板的通道的压降。 设计计算 已知热负载功率、冷却剂的流量和工作环境条件，要求设计一个满足要求的冷板装置（结构尺寸）。 冷板的校核计算 冷板的设计计算 0.647 2.45 5.1 3.74×10-3 2.0 0.3 4.7 0.800 2.42 8.806 5.56×10-3 1.7 0.2 6.5 0.883 2.016 10.26 5.4×10-3 1.4 0.2 6.5 0.776 2.668 7.28 5.27×10-3 2.0 0.3 6.5 多孔形 0.722 2.45 6.1 3.74×10-3 2.0 0.3 4.7 0.861 2.58 12.7 8.21×10-3 1.7 0.2 9.5 0.885 2.12 15.0 7.97×10-