大功率老炼设备散热系统设计研究

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1、制造技术研究2014年8月第4期大功率老炼设备散热系统设计研究张继平王镇（北京航天光华电子技术有限公司，北京100854）摘要：针对空间受限的大功率老练设备的散热问题，本文给出了一种散热系统的设计方法，包括散热系统的构成以及各部分的设计计算方法，并通过基于ICEPAK的热仿真技术进行分析和试验验证。结果表明，仿真分析的结论与试验的结果是一致的，从而证明该设计方法的有效性和可行性。关键词：散热系统；热计算；热仿真ResearchonCoolingSystemDesignofHighPowerAgingEquipmentZhangJipingWangZhen(BeijingAer

2、ospaceGuangHuaElectronicsTechnologiesCo.,Ltd,Beijing100854)Abstract：Thispaperpresentsandesignmethodofcoolingsystemthatisproposedbytakingintoaccounttheheatdissipationofthespaceconstraintsofhighpowerequipment.Theapproachincludesthechoiceofcoolingtechnologyandthecalculationofthermalperformance

3、.Meanwhile,asimulationmodelofcoolingsystemisconstructedbyICEPAKwhichisbasedonthetheoreticalcalculationresultsandahigh-poweragingequipmentisproducedtoverifythemethod.Finally,theexperimentresultsandthesimulationresultsareconsistent.Thismeansthatthedesignmethodofcoolingsystemiseffectiveandprac

4、tical.Keywords：coolingsystem；thermalcalculation；thermalsimulation1引言的温升，使负载特性发生变化，可能造成负载电气参数性能不能满足试验的要求，严重时可能会导致负载电子设备的散热性能是其重要的性能指标之一。烧毁，并损坏试验中的产品，导致较大的经济损失。长时间过度载热，将严重影响电子设备使用的可靠性因此，设计良好的散热系统，对于该类型老炼设备至和寿命。通常，温度每急剧升高10℃，电子系统的可关重要。靠性将减少至原来的50%；而温升在75℃到125℃之[1]间时，则可靠性会降至20%左右。2散热系统设计一般来说，老炼

5、试验时间长，发热量较大，所以影响老练设备可靠性的重要因素之一就是它的散热2.1设计要求[2]性能。对于空间受限的大功率老炼设备而言，其内某大功率老练设备的外部工作温度条件为部的负载较大，在长时间满载老炼的情况下，负载会(20±10)℃，机箱框架采用钢质结构，前后面板和底板有较大的发热量，尤其在高温满载老炼的情况下，若采用铝合金材质构建。因空间受限，箱体三维尺寸设不能及时对老练设备进行散热，负载本身会出现较大计为590mm×520mm×270mm（L×W×H）。另外，该作者简介：张继平（1986-），工程师，电气工程及其自动化专业；研究方向：电子设备结构设计、热设计等。收稿日期

6、：2014-06-1364制造技术研究航天制造技术老炼设备需要提供被测产品3种负载，分别是1A、强制风冷是一种经济成本低、易于保养和维修，且散2.8A和5.6A。热效果好，工作稳定可靠的冷却方法，它在电子系统[3，4]2.2发热量（功耗）计算散热设计中被广泛采用。该老炼设备的发热器件主要是负载电阻，其热损强迫风冷主要是加快机箱内气体的对流，使散热耗是发热量的主要来源。根据技术要求，负载电阻共片的热量更快地向外传导。为了保证机箱内部环境温需要8个，提供3种负载环境，总功率约为1000W。度小于40℃（以上计算温度），强制风冷需要是在设理论上，负载电阻的全部能量转化为内能，所以其

7、单备上配置大风量风扇。环境温升与所需风量有如下的位时间内的发热量（内能）和功率有如下关系：计算关系。QW==UIT（1）1.76×PUAV=（3）式中：Q——负载电阻的发热量，J；W——负∆T载电阻的消耗功率，W；U——负载电阻两端电压，式中：UAV——设备所需的排风量，CMF；PV；I——负载电阻的电流，A；T——单位时间，s。——设备的消耗功率，W；∆T——设备允许的温根据式（1）可知，负载电阻单位时间的发热量升，℃。等于其使用功率。实际使用时，负载电阻的实际功耗根据式（3）可知，在设备外部环境温度