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)計計算（1）
（1）計算傳熱系數(shù)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(shù)法（ε— TU）

熱交換器的設(shè)計計算（2）

液體冷卻系統(tǒng)的設(shè)計（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（2）
根據(jù)h1和h2及△tm,確定KA值，進行設(shè)計或選擇
計算阻力損失
選用管路和閥
水套設(shè)計（發(fā)射管）
由流量和阻力損失選泵
控制保護裝置
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)計計算
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)
珀爾帖效應(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)計程序
最佳性能系數(shù)設(shè)計方法
熱電致冷器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用
結(jié)構(gòu)
特點
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);
傳輸長度-毛細(xì)限;
溫度均勻性-蒸發(fā)與冷凝段設(shè)計,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-強度計算;
工程要求-尺寸,質(zhì)量,幾何尺寸;
可靠性;
瞬時性能-啟動性能;

熱管應(yīng)用與設(shè)計
設(shè)計步驟
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（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(shè)計要求（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)備熱測試技術(shù)
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(yīng)滿足下列要求
金屬絲配制成熱電偶后應(yīng)有較大的熱電勢和熱電勢率。其熱電勢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(zhǔn)溫度（如0℃）。這個冷端基準(zhǔn)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(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(yīng)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(jié)流式流量計
彈簧或壓力表
畢托管測流量（流速）
轉(zhuǎn)子流量計

風(fēng)洞試驗裝置介紹
整流段
試驗（測試）段
擴壓段

電子設(shè)備熱性能評定
一.技術(shù)要求
1.制定熱性能評定計劃
2.評定前設(shè)備的電性能指標(biāo)應(yīng)達到規(guī)定的要求
3.評定過程中,設(shè)備應(yīng)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(shè)備的環(huán)境參數(shù),如海拔高度,大氣壓力,溫度濕度等,對模擬環(huán)境要進行監(jiān)控,風(fēng)冷時,空氣的相對濕度應(yīng)保持在50%-75%之間,液態(tài)冷卻的液體與元器件相容)
5.測試設(shè)備應(yīng)經(jīng)檢驗部門檢驗,偏差在允許范圍內(nèi)
6.列出對可靠性影響較大器件,溫度臨界元件和發(fā)熱
量超過設(shè)備發(fā)熱量1%的元件
7.填寫熱性能評定必須的數(shù)據(jù)清單
二.熱性能評定程序
1.測量參數(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(shù)
i 設(shè)備輸入和輸出功率 2.檢查設(shè)備熱性能的保護和控制裝置的功能
3.主要參數(shù)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(shè)備的測試
5.強迫冷卻的監(jiān)測
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)測量數(shù)據(jù)和計算結(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)冷卻劑流量與進口溫度的關(guān)系曲線
(4)強迫冷卻時,流量與靜壓降的關(guān)系曲線低熱阻設(shè)計技術(shù)
低熔點合金填料(I )
低熱阻芯片技術(shù)
1).微焊接技術(shù)
2).有機介質(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