趙惇殳-電子設(shè)備熱控制技術(shù)

admin 2011-08-27

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

熱交換器的設(shè)計(jì)計(jì)算（2）

液體冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（1）
確定冷卻方式，選擇冷卻劑
確定流量（或流速）
由△t2根據(jù)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(tǒng)的設(shè)計(jì)（2）
根據(jù)h1和h2及△tm,確定KA值，進(jìn)行設(shè)計(jì)或選擇
計(jì)算阻力損失
選用管路和閥
水套設(shè)計(jì)（發(fā)射管）
由流量和阻力損失選泵
控制保護(hù)裝置
冷板
冷板結(jié)構(gòu)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(shè)備的蒸發(fā)冷卻
原理
蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的組成
汽—水兩相冷卻
蒸發(fā)冷卻的應(yīng)用
蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
超蒸發(fā)冷卻
蒸發(fā)冷卻分類
直接蒸發(fā)冷卻
間接蒸發(fā)冷卻
消耗性蒸發(fā)冷卻

熱電致冷原理
塞貝克效應(yīng)
珀?duì)柼?yīng)
付立葉效應(yīng)
焦耳效應(yīng)
湯姆遜效應(yīng)

熱電致冷的熱計(jì)算
致冷量
性能系數(shù)
最大溫差
最大致冷量
最佳工作電流
材料品質(zhì)因數(shù)
最佳性能系數(shù)
最佳致冷量設(shè)計(jì)程序
最佳性能系數(shù)設(shè)計(jì)方法
熱電致冷器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用
結(jié)構(gòu)
特點(diǎn)
應(yīng)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?zé)峁?
2.熱管分類
深冷熱管
低溫?zé)峁?br /> 中溫?zé)峁?br /> 高溫?zé)峁?/p>

熱管傳熱極限
粘性限
聲速限
毛細(xì)限
沸騰限
攜帶限

熱管結(jié)構(gòu)與材料
分類
蒸汽流量調(diào)節(jié)熱管
過(guò)量流體熱管
充氣熱管
結(jié)構(gòu)材料
工作液（要求）
管芯（材料、要求）
管殼（材料、要求）
熱管設(shè)計(jì)要求
工作溫度-選擇工質(zhì)、容器耐壓能力;
傳熱量-結(jié)構(gòu)尺寸,管芯結(jié)構(gòu);
傳輸長(zhǎng)度-毛細(xì)限;
溫度均勻性-蒸發(fā)與冷凝段設(shè)計(jì),管芯結(jié)構(gòu);
工作環(huán)境-重力,腐蝕環(huán)境;
熱環(huán)境;
力學(xué)條件-強(qiáng)度計(jì)算;
工程要求-尺寸,質(zhì)量,幾何尺寸;
可靠性;
瞬時(shí)性能-啟動(dòng)性能;

熱管應(yīng)用與設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)步驟
吸液芯參數(shù)確定（截面積AW，蒸汽通道截面積AV）
管殼設(shè)計(jì)（壁厚、封頭厚度）
工作液的選擇
計(jì)算工作液充裝量
傳熱極限的校驗(yàn)
設(shè)計(jì)要求（工作溫度、傳熱量、工作環(huán)境、
結(jié)構(gòu)尺寸、其他）
應(yīng)用（管狀、平板、可控?zé)峁埽?br /> 電子設(shè)備熱測(cè)試技術(shù)
溫度測(cè)量
壓力測(cè)量
流量測(cè)量
溫度測(cè)量
熱電偶測(cè)溫（原理、制作、測(cè)試）
紅外線測(cè)溫儀
熱敏電阻（-80℃＜~200℃）
溫度敏感涂料（38~1800℃）
液晶測(cè)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(cè)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(yīng)滿足下列要求
金屬絲配制成熱電偶后應(yīng)有較大的熱電勢(shì)和熱電勢(shì)率。其熱電勢(shì)與溫度最好呈線性關(guān)系。
材料不易氧化，不腐蝕。其物理化學(xué)性能與熱電特性在長(zhǎng)期工作后均要穩(wěn)定。
導(dǎo)電率高，電阻溫度系數(shù)和比熱小。
要易于復(fù)制，工藝性與互換性好。
取材容易，價(jià)格低。

熱電偶冷端溫度的補(bǔ)償
為了正確反映被測(cè)元器件的溫度值，測(cè)量溫度時(shí)，需要一個(gè)恒定的冷端基準(zhǔn)溫度（如0℃）。這個(gè)冷端基準(zhǔn)溫度可采用冰點(diǎn)槽法、多點(diǎn)共用冷端補(bǔ)償器、冷端溫度補(bǔ)償電橋和集成電路冷端補(bǔ)償器等來(lái)實(shí)現(xiàn)。
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(gè)測(cè)量端。對(duì)于直徑為0.1～0.2mm的熱電偶絲，其電弧熱電偶的測(cè)溫工作端（熱端）可采用電弧焊或釬焊進(jìn)行焊接。
電弧焊是將熱電偶絲絞接成（去掉塑料保護(hù)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(jìn)行焊接。
對(duì)于銅-康銅熱電偶絲還可以采用錫鉛焊。高溫的熱電偶絲，應(yīng)采用銀焊料釬焊。
壓力與流量測(cè)量
液柱壓力計(jì)（U形管、傾斜或杯式、微壓計(jì)）
節(jié)流式流量計(jì)
彈簧或壓力表
畢托管測(cè)流量（流速）
轉(zhuǎn)子流量計(jì)

風(fēng)洞試驗(yàn)裝置介紹
整流段
試驗(yàn)（測(cè)試）段
擴(kuò)壓段

電子設(shè)備熱性能評(píng)定
一.技術(shù)要求
1.制定熱性能評(píng)定計(jì)劃
2.評(píng)定前設(shè)備的電性能指標(biāo)應(yīng)達(dá)到規(guī)定的要求
3.評(píng)定過(guò)程中,設(shè)備應(yīng)處于額定工況下工作
4.進(jìn)行熱評(píng)定的條件(包括正常大氣條件,設(shè)備的環(huán)境參數(shù),如海拔高度,大氣壓力,溫度濕度等,對(duì)模擬環(huán)境要進(jìn)行監(jiān)控,風(fēng)冷時(shí),空氣的相對(duì)濕度應(yīng)保持在50%-75%之間,液態(tài)冷卻的液體與元器件相容)
5.測(cè)試設(shè)備應(yīng)經(jīng)檢驗(yàn)部門檢驗(yàn),偏差在允許范圍內(nèi)
6.列出對(duì)可靠性影響較大器件,溫度臨界元件和發(fā)熱
量超過(guò)設(shè)備發(fā)熱量1%的元件
7.填寫(xiě)熱性能評(píng)定必須的數(shù)據(jù)清單
二.熱性能評(píng)定程序
1.測(cè)量參數(shù)
a關(guān)鍵元器件的溫度
b 設(shè)備外表面的溫度
c 試驗(yàn)箱內(nèi)壁的平均溫度
d 設(shè)備的環(huán)境溫度
e 冷卻劑的進(jìn)口與出口溫度
f 冷卻劑進(jìn)口和出口的壓力損失
g 進(jìn)口處空氣的相對(duì)濕度
h 熱時(shí)間常數(shù)
i 設(shè)備輸入和輸出功率 2.檢查設(shè)備熱性能的保護(hù)和控制裝置的功能
3.主要參數(shù)的測(cè)量
溫度測(cè)量
流量測(cè)量
流速測(cè)量
壓力測(cè)量
4.自然冷卻設(shè)備的測(cè)試
5.強(qiáng)迫冷卻的監(jiān)測(cè)
數(shù)據(jù)處理
1.元器件表面溫度的平均值
2.環(huán)境溫度平均值
3.流量的換算
4.非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,冷卻劑的壓力損失
5.冷卻劑吸收的熱量
6.根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果,繪制相關(guān)曲線
(1)環(huán)境溫度與海拔高度的關(guān)系曲線
(2)瞬態(tài)熱性能曲線
(3)冷卻劑流量與進(jìn)口溫度的關(guān)系曲線
(4)強(qiáng)迫冷卻時(shí),流量與靜壓降的關(guān)系曲線低熱阻設(shè)計(jì)技術(shù)
低熔點(diǎn)合金填料(I )
低熱阻芯片技術(shù)
1).微焊接技術(shù)
2).有機(jī)介質(zhì). 材料
3).基板技術(shù)
4).熱介質(zhì)材料
低熱阻優(yōu)化散熱器