液體冷卻與冷板技術(shù)

1、電 子 設(shè) 備 熱 設(shè) 計(jì),第四篇 液 體 冷 卻 與 冷 板 技 術(shù),液體冷卻,常用冷卻液,冷卻液性質(zhì),直接浸沒(méi)液的物性參數(shù),冷卻液的品質(zhì)因數(shù) 、準(zhǔn)則因數(shù) 冷卻液的防凍（60乙二醇40水， 40 不凍,冷卻劑的品質(zhì)因數(shù)及準(zhǔn)則因數(shù),冷卻劑密度(kg/m3)； k 導(dǎo)熱系數(shù)(W/m)； CP 比熱(J/kg)； 體積膨脹系數(shù)(1/)； 動(dòng)力粘度(kg/m,自然對(duì)流(104Gr108,強(qiáng)迫對(duì)流，小雷諾數(shù)，層流狀態(tài),強(qiáng)迫對(duì)流，Re106的紊流狀態(tài),常用冷卻劑的物理性質(zhì),間接液冷例析芯片組導(dǎo)熱模塊,液冷示例,筆記本液冷示例,強(qiáng)迫液冷系統(tǒng)的組成,冷卻液、液流管道、泵、換熱器、系統(tǒng)控制保護(hù)裝置,液冷系統(tǒng)實(shí)

2、物圖,熱交換器,列管間壁式,緊湊式,冷板,幾種常見(jiàn)熱交換器,熱交換器設(shè)計(jì)-兩種流體、三個(gè)方程、四種溫度,對(duì)數(shù)平均溫差,入口處的溫差(順流)； 出口處的溫差(順流,其他流動(dòng)組合，參考相關(guān)修正系數(shù),對(duì)數(shù)平均溫差法的計(jì)算步驟,根據(jù)已知條件，由熱平衡方程式求出另一個(gè)未知溫度； 由冷、熱流體的四個(gè)進(jìn)出口溫度，求出對(duì)數(shù)平均溫差 若是叉流、混合流形式，則要注意修正系數(shù) 的計(jì)算； 初步布置換熱面，并計(jì)算相應(yīng)的傳熱系數(shù)； 由系統(tǒng)傳熱方程式，求出所需之換熱面積A，并核算兩 側(cè)流體的流動(dòng)阻力； 若流動(dòng)阻力過(guò)大，則應(yīng)重新進(jìn)行設(shè)計(jì),有效度(,傳熱單元數(shù)(NTU) 流體之間平均溫差為1時(shí)的換熱量與最小熱容量 的流體在溫度

3、變化1 時(shí)的換熱之比，即,熱交換器中實(shí)際換熱量與最大可能換熱量(溫差最大)之比值,當(dāng)已知時(shí)，可根據(jù)兩種流體的進(jìn)口溫度計(jì)算熱交換器的換熱量,熱交換器的-NTU 計(jì)算方法,熱交換器的-NTU 計(jì)算方法,計(jì)算傳熱系數(shù)K； 計(jì)算NTU及值； 計(jì)算或查相應(yīng)圖表得值； 計(jì)算傳熱量； 利用熱平衡方程式計(jì)算和,采用-NTU法對(duì)熱交換器進(jìn)行校核計(jì)算 的步驟,液冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì),選擇冷卻液體，確定冷卻液體(一次)的流量和流速,確定其熱交換器的形式 20kW以上 水水熱交換器， 小于20kW 水空氣熱交換器,確定熱流體和冷流體的溫差,根據(jù)二次冷卻液體的溫差，由熱平衡方程式確定其流量,確定冷流體在換熱器中的換熱系數(shù),確定

4、熱交換器的KA值 ，選擇符合KA值的熱交換器,計(jì)算系統(tǒng)的阻力損失，結(jié)合流量選擇泵及其電機(jī),冷卻陽(yáng)極塊水套的設(shè)計(jì),氣冷式,冷板概述,冷板是一種單流體熱交換器，具有較大的換熱面積(肋),流體通道的 當(dāng)量直徑較小,換熱系數(shù)較高。 15.5 45,液冷式,冷板實(shí)例,16個(gè)晶體管用螺栓直接安裝在水冷冷板上，每個(gè)晶體管的功耗為37.5W，總功耗為600W。已知水的入口溫度為35，水的流量為6.3105，冷卻水管道內(nèi)徑為8mm，試計(jì)算晶體管管殼表面溫度,冷板的設(shè)計(jì)與計(jì)算,H 對(duì)流換熱系數(shù)(W/m2)； 冷板總效率； A 參與對(duì)流換熱的面積(m2)； t m對(duì)數(shù)平均溫差()； 冷卻劑質(zhì)量流量(kg/s)； C

5、p冷卻劑定壓比熱(J/kg)； 冷卻劑入口溫度()； 冷卻劑出口溫度(,均溫冷板溫度曲線,對(duì)數(shù)平均溫差,冷板的設(shè)計(jì)與計(jì)算,冷板的換熱系數(shù),h冷板的換熱系數(shù)(W/m2)； J考爾本數(shù)，根據(jù)肋片的結(jié)構(gòu)形式，可查圖； G單位面積的質(zhì)量流量(kg/sm2)； Cp冷卻劑的定壓比熱(J/kg)； Pr普朗特?cái)?shù),式中 c蓋板的效率； f肋片的效率； b底板的效率,冷板的總效率,傳熱單元數(shù),GB-T-15423-A1988年發(fā)布,冷板的校核計(jì)算,已知條件：冷板的結(jié)構(gòu)尺寸、肋片參數(shù)、冷卻劑流量、 通道當(dāng)量直徑和通道截面積以及總換熱面積A等,冷卻劑壓力損失計(jì)算,冷板結(jié)構(gòu)示例,冷板結(jié)構(gòu)示例,微通道冷板,冷板結(jié)構(gòu)示

6、例,冷板結(jié)構(gòu)示例,液冷系統(tǒng)的其他問(wèn)題,系統(tǒng)的監(jiān)控,溫度、流量、壓力、熱參數(shù)、安全報(bào)警系統(tǒng)等,二次冷卻液(外循環(huán)水)的防凝露,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中避免冷卻液積聚 選材(防腐) 灌封 提高冷卻水的出口溫度,電 子 設(shè) 備 熱 設(shè) 計(jì),相 變 冷 卻,相變冷卻,相變材料的發(fā)展與應(yīng)用,本質(zhì) 利用各種物質(zhì)的相態(tài)改變，伴隨能量的釋放和吸收,分類,相變材料,相變冷卻的關(guān)鍵技術(shù),沸騰冷卻劑的選用 (高導(dǎo)熱、電絕緣,浸沒(méi)式冷卻系統(tǒng)中，合理設(shè)計(jì)器件表面形狀，有利于形成 紊流，并防止形成蒸汽膜層,凝汽器 (熱交換器) 的設(shè)計(jì),壓力效應(yīng)與溫度控制問(wèn)題 (汽化熱，表面張力,蒸發(fā)冷卻,加熱面處水的溫度()； 水的飽和溫度(,核態(tài)沸

7、騰， 膜態(tài)沸騰,水沸騰時(shí)，熱流密度、 換熱系數(shù)h與溫差的關(guān)系,蒸發(fā)冷卻的應(yīng)用,幾種常見(jiàn)的 浸沒(méi)式 蒸發(fā)冷卻形式,蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的組成,蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的組成,不同冷卻方式下的電子管陽(yáng)極結(jié)構(gòu),發(fā)射管與蒸發(fā)鍋,發(fā)射管與蒸發(fā)鍋的配合形式,蒸發(fā)冷卻 發(fā)射管的陽(yáng)極結(jié)構(gòu),電 子 設(shè) 備 熱 設(shè) 計(jì),制 冷 與 恒 溫 技 術(shù) 概 述,制 冷 綜 述,一,冷和熱是物質(zhì)分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)征。日常生活中常說(shuō)的“熱”或“冷”是指溫度高低的相對(duì)概念，是人體對(duì)溫度高低感覺(jué)的反應(yīng),在制冷技術(shù)中所說(shuō)的冷，是指某空間內(nèi)物體的溫度低于周圍環(huán)境介質(zhì)（如水或空氣）溫度而言。因此“制冷”就是使某一空間內(nèi)物體的溫度低于周圍環(huán)境介質(zhì)的溫度

8、，并連續(xù)維持這樣一個(gè)溫度的過(guò)程。 制冷的方法很多，可分為物理方法和化學(xué)方法。但絕大多數(shù)為物理方法。目前人工制冷的方法主要有相變制冷、壓縮制冷和半導(dǎo)體制冷三種,圖1 制冷機(jī)的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系(a) 以電能或機(jī)械能驅(qū)動(dòng)的制冷機(jī) (b) 以熱能驅(qū)動(dòng)的制冷機(jī),圖例,2.2.2 相變制冷,物質(zhì)相變制冷是利用液體在低溫下的蒸發(fā)過(guò)程及固體在低溫下的熔化或升華過(guò)程向被冷卻物體吸收熱量-即制冷量。因此，相變制冷分為液體氣化制冷與固體熔化與升華制冷，如冰融化時(shí)要吸取80 kcal/kg的熔解熱；氨在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下氣化時(shí)要吸取327kcal/kg的氣化潛熱；干冰在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下升華要吸取137kcal/kg的熱量，其升華溫

9、度為78.9。目前干冰制冷常被用在人工降雨和醫(yī)療上,壓縮制冷,氣體絕熱膨脹制冷 利用氣體通過(guò)節(jié)流閥或膨脹機(jī)絕熱膨脹時(shí)，對(duì)外輸出膨脹功，同時(shí)溫度降低，達(dá)到制冷的目的。 蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器組成，用管道將它們連接成一個(gè)密封系統(tǒng)。制冷劑液體在蒸發(fā)器內(nèi)以低溫與被冷卻對(duì)象發(fā)生熱交換，吸收被冷卻對(duì)象的熱量并氣化，產(chǎn)生的低壓蒸汽被壓縮機(jī)吸入，經(jīng)壓縮后以高壓排出。壓縮機(jī)排出的高壓氣態(tài)制冷劑進(jìn)冷凝器，被常溫的冷卻水或空氣冷卻，凝結(jié)成高壓液體。高壓液體流經(jīng)膨脹閥時(shí)節(jié)流，變成低壓低溫的氣液兩相混合物，進(jìn)入蒸發(fā)器，其中的液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)制冷，產(chǎn)生的低壓蒸汽再次被壓縮機(jī)吸入。如此周而復(fù)始，不斷循環(huán),2.3 恒溫技術(shù),熱隔離技術(shù) 控溫技術(shù),主要是為了保持晶體振蕩器的高穩(wěn)定度(例如：通訊 機(jī)中的晶振的穩(wěn)定頻率為1012) 而采取的措施,關(guān)鍵技術(shù)是提供一套精確的控制系統(tǒng)(含電路,習(xí)題,肋管式熱交換器，加熱流量為2.36的空氣，使其溫度從15.5升至29.4，熱水的進(jìn)口溫度為82.2，熱交換器的平均傳熱系數(shù)為227W/(m2)，換熱面積為9.29m2。試計(jì)