工控行业热点资讯

新闻中心
NEWS CENTER
常见问答
01 - 欧司朗收购Fluence Bioengineering公司 02 - Molex与Phoenix Digital Corporation 宣布达成市场与销售协议 03 - 汽车技术加速成长 电子模块迎来机遇 04 - 强悍”Exx系列再添新成员 FLIR E53全新上市 05 - 零下20℃,深钻3180米,俄罗斯石油钻机领域的英威腾动力 06 - 电力安全工器具使用规范,你做对了吗? 07 - 区块链技术之“局”待破 08 - 探索机器“视觉”演进的无限可能性 09 - 激光雷达市场进入爆发前夜 国内企业准备好了吗? 010 - 英特尔宣布向12家科技创业公司投资超过7200万美元,其中包括三家中国公司 011 - 智能环卫装备“双星闪耀” 或将撬动千亿市场 012 - 赛普拉斯携先进汽车电子嵌入式系统解决方案,助力中国汽车创新 013 - 威盛携无人驾驶辅助系统精彩亮相北京科博会 014 - 信捷电气一季度收入1.16亿元,同比增长28.76 015 - Maxim发布新D类数字扬声器放大器,实现业内高效、更紧凑的即插即用方案 016 - 博世中国2017年业绩取得两位数强劲增长 017 - 践行绿色生活,海为PLC免费送 018 - 终于说清楚了工业互联网 | 3T融合一朝称王 019 - 霍尼韦尔亮相亚洲物流双年展 以互联供应链物流业发展新趋势 020 - 施耐德电气:以数字化过程控制与安全领域未来 021 - 四信走出国门,带去无限智能! 022 - 智能传感器创新联盟成立 023 - 中国国际自助服务产品及自动售货系统展结束 024 - ABB推出首台数字化电力变压器 025 - 一季度工业经济稳中向好 迈向制造强国需做四点 026 - 工信部将实施重大短板装备专项工程 027 - 电气知识200问(二) 028 - ABB在阿联酋拓展变频器远程服务中心网络 029 - 工信部:加快建设工业互联网平台体系 030 - 魏德米勒2017年实现创纪录的业绩:销售额提升至公司历史高水平 031 - IAMD BEIJING盛大开幕,更名后有啥不一样? 032 - 电线的颜色都代表什么意思? 033 - 精致电力可靠芯 | 普尔世电源亮相IAMD BJ 2018 034 - 德国倍福 2017 年销售额达 8.1 亿欧元,较上一年增长 19 035 - 世界智能大会开幕,中国通号展出了哪些智能科技? 036 - 中国(武汉)国际自动化与机器人展览会预登记开始 037 - Innodisk台北??H电脑展将展出新?家SSD资料储存技术 038 - 第五届中国机器人峰会盛大举行 039 - 菲尼克斯智能技术创新与应用大赛 040 - 英威腾一季度业绩持续高增长 上半年业绩增速或超40 041 - 达明机器人与欧姆龙签战略合作协定 042 - ABB中国制造第十万台伺服电机下线 043 - Endress+Hauser荣获赫尔墨斯奖(Hermes Award) 044 - 高扩展性:EtherCAT 能源管理 I/O 产品范围进一步扩大 045 - 图尔克即将参展中国(武汉)国际自动化与机器人展览会 046 - 西门子与苏州大学合作建立数据科学实验室 047 - 和利时与宁波市政府签署工业互联网平台项目合作协议 048 - 亟待攻克的核心技术,国产工业机器人有点“笨” 049 - Itron收购Silver Spring后 智能电表业务收入有很大提升 050 - 追赶机器人“四大家族” 051 - 电动吊葫芦遥控器的接法图 052 - 中国智能制造仍任重道远 053 - 海思AI专用芯片强势登场 054 - 1-5月份全国发电量同比增幅超过10 055 - ABB机器人亮相武汉工博会,支持中西部工业转型升级 056 - 赛迪智库:促进工业APP发展,推动制造业升级 057 - 无人驾驶汽车受追捧,安全出行势在必行! 058 - 2018年仪器仪表行业增速将达9 这些需求将爆发 059 - 机器人产业高速发展 301调查影响有限 060 - 低压电器预计未来维持 5左右增速 061 - 智慧革命浪潮下 嵌入式运算赋予机器灵魂—— 专访研华IoT嵌入式平台事业群产 062 - ABB与北人智能开启数字化战略合作 063 - 大联大世平集团推出基于TI产品的短距离雷达参考设计 064 - 施耐德电气尹正:如何让传统企业成为数字化时代的者? 065 - 西门子与中企携手开拓国际市场 066 - 工业互联网三年行动计划发布 067 - 中国市场助力德国机器人销量再创新高 068 - 中国机床用智能革命重塑工业母机 069 - 如何避免用电隐患,看电工师傅验收小技巧 070 - 聚焦“智造未来” 2018(第六届)先进制造业大会在沪举行 071 - 工信部印发工业互联网APP培育工程实施方案 072 - 中国机器人2.0时代初现曙光 073 - 二战时日本的工业有多发达,为何很多工业品严重依赖进口 074 - 5款新品,NI以软件为中心的平台化方案用各种案例实力注解“时势造英 075 - 2018中国(天津)工业APP创新应用大赛正式启动 076 - 红狮发布Crimson3.1软件,支持一站式设备数据直传至公司业务系统 077 - 工业4.0时代,这11项关键技术如何塑造下一代供应链 078 - 倍福将展示无防爆隔离光栅的控制解决方案,实现从传感器到云端的集成通信 079 - 2018工业安全大会隆重举行,推进行业智能化转型 080 - 大族电机隆重登陆武汉工博会,展现本土自动化品牌新实力 081 - ABB国际汽联电动方程式锦标赛苏黎世站开赛,展示的电动汽车创新技术 082 - ABB 机器人亮相武汉工博会,支持中西部工业转型升级 083 - Network Manager 软件让网络运维化繁为简 084 - 光伏新政重大影响出现!多地宣布停止垫发光伏补贴 085 - 欧姆龙新品发布,为半导体行业的工序管理,提供的品质 086 - 宇瞻科技与联芸科技强强联手,“中国心”技术峰会月巡展即将开启 087 - 2018IARS 风向标,仙知机器人率先实现产品标准化! 088 - 威图助力数据中心及云计算基础设施升级 089 - 路甬祥:制造业合作成大趋势 090 - 上海合作组织青岛峰会大幕开启 091 - 华北工控硬件主板为智能制造“慧眼”的打造推波助澜 092 - 同为国家战略,为何中国制造2025遭围攻,德国工业4.0却无恙? 093 - Fluke RSE300和RSE600在线式红外热像仪——随温而动,一触即发,为现场人员提供红 094 - 威图(Rittal)姊妹公司—易盼(EPLAN)中国盛大开业! 095 - 国际能源署:新能源汽车市场即将初具规模 096 - 工信部密集调研智能制造酝酿新策 097 - 无人机推动农业机械化进程 098 - 电气超级实用口诀大全,拿走不谢! 099 - 少林、武当和丐帮,工业互联网平台的江湖之争! 0100 - 如何根据电动机选择断路器及交流接触器和热继电器

电子设备的液体冷却(一)

发布时间:2019-10-19来源:迈肯思关键词标签: 电子设备 液体冷却

一、直接液体冷却所谓直接液体冷却,就是冷却液体与发热的电子元器件直接接触进行热交换。热源将热量传给冷却液体,再由冷却液体将热量传递出去。

在这种情况下,冷却液体的对流和蒸发是热源散热的主要方式。

1.发热的电子元器件直接浸入冷却液体(无蒸发)1)无搅动的直接液体冷却电子元器件装在一个密封的机壳内,里面充以冷却液体。这种装置的传热途径是:发热元器件的热量通过液体的自然对流及导热传给液体,液体将吸收到的热量传给机壳,最后由机壳将热量散发到周围介质中去。内部的辐射换热可忽略不计。它与风冷相比,主要是降低了从元器件到周围介质的对流热阻,大约可以降低一个数量级。

设计这种冷却系统时要注意下面几个问题:

① 所选用的冷却液,其电气性能应满足机箱内元器件之间的电气绝缘要求,其黏度尽量低,利于液体的自然对流,降低传热热阻。

② 机壳要解决密封问题。灌注冷却液体后,机壳内部要留有一定的间隙,以适应液体受热膨胀的需要。

③ 机壳要有足够的强度。

④ 元器件的配置要有利于液体的自然对流。

⑤ 设备的维修要方便。对一次性使用的设备,可不必考虑这个问题。

有搅动的液体冷却设备加搅动的目的是为了加强冷却液体的对流换热,对黏性大的液体更为适用。采用这种冷却方法时,必须考虑下列附加因素:电机的尺寸、转速(紊流将产生热)、搅动杆的叶片数、杆和叶片材料与液体的化学相容性等。同时要注意机壳的密封性并保证其强度,也要留有一定的热膨胀空间等。

2.元器件或组件直接浸入冷却液(有蒸发)该冷却系统是将电子元器件或组件浸入介电冷却液中,热量从发热体传至冷却液,再传至机箱壁,伴随着沸腾和冷凝过程,产生较高的换热系数和小范围的自然对流,适用于热流密度较高、高组装密度的器件和组件的冷却,如大规模和超大规模集成电路的冷却。此类冷却系统按产生蒸气的传热过程可分为蒸气不再循环和再循环两种形式。不再循环系统冷却介质的气化过程一直可进行到补给容器(储液箱)内的液体用尽为止,液体的沸点和元器件温度,可由调节蒸气压力来控制。再循环系统的冷凝器可以放在机箱外,也可以放在机箱内部的蒸气空间内,还可以把冷凝器浸没在冷却介质中。此时,冷凝器表面主要用来使其周围的液体过冷,并使上升的气泡在流体中冷凝。适用于浸渍(没)冷却的工作液的物性参数见表1。

表1 浸渍冷却液的物性参数

电子设备的液体冷却(一)

3.直接强迫液体冷却当热流密度超过3.1×10^3~4.65×10^3W/m2,或内部有较集中的热源时,应采用直接强迫液体循环冷却。图1所示为电子元器件完全浸渍于冷却剂(如硅油、变压器油)中的强迫冷却系统,一个低压泵迫使冷却剂流经电子元器件、印制板,当冷却剂吸收热量后,进入气-液热交换器被冷却,再由泵输送回系统中,形成一个循环。膨胀箱允许液体膨胀,减少系统内的蒸气堵塞。

电子设备的液体冷却(一)

图1

为了避免冷却剂渗漏、蒸发和外界物质污染,直接液体冷却系统要设计成密封系统,而且应该采取措施,减小由液体温度升高而产生的压力。这些措施包括:

① 在容器内填充部分空气(或惰性气体),利用气体的压缩性来补偿液体温度的升高而产生的体积膨胀。容器的结构和密封性,应适应内压增高的要求,防止元器件的损坏和产生永久性变形。

② 将整个部件(含冷却剂)加热至预期的最高温度(组装件的工作温度),再对容器进行填充和密封。③ 应保证冷却剂与热、电、化学和机械等多方面的相容性。

二、间接液体冷却间接液体冷却系统的设计,主要应保证热源与热沉之间有良好的导热通路,尽可能减少接触热阻。间接液体冷却与直接液体冷却相比有如下特点:

① 冷却剂不与电子元器件相接触,减少对电子设备的污染;

② 可使用传热性能良好的冷却剂,并在热负载和环境条件发生变化时,能进行温度调节;

③ 维修方便、简单。1.导热模块具有高组装密度的多芯片模块(MCM)的热量,用一般的冷却技术(如风冷)已无法满足要求,特别是对那些大型计算机的高性能微处理器更是如此。图2是IBM3081计算机中微处理器的导热模块结构示意图,导热模块包含多层陶瓷基板、118个芯片、导热活塞、加载弹簧、模块罩、氦气和水冷冷板等,冷却液(水)与发热芯片不直接接触。采用这种导热模块后,芯片的热流密度可达20W/cm2。

电子设备的液体冷却(一)

图2

实验证明,功耗为4W的芯片,当冷板水的入口温度为24℃时,芯片的表面温度有59℃。传热路径上各个热阻的典型值分别叙述如下:

① 芯片内热阻Rc。芯片表面的热流量是均匀的,其背面与活塞是点接触,热量大多只能通过接触点周围(即芯片中心区域)传至活塞,这就相当于有一个收缩热阻。按有效散热半径r与芯片本身总有效半径rc的比值来确定其Rc值。本例Rc=0.43℃/W。

② 芯片到活塞的热阻Rc-p。它由接触点的导热热阻、辐射热阻和对流热阻组成。要求此热阻尽量小,本例Rc-p=2.9℃/W。

③ 活塞本身的热阻 Rt。由芯片传来的热量大部分集中在活塞的端部,然后再扩散到其他部位,这就形成一个扩散热阻(或称为收缩热阻),其值可以用圆锥体断面导热公式计算,得Rt=1.02℃/W。

④ 从活塞到模块罩的热阻Rp-h。可利用两块延伸平面或类似散热器的换热进行计算,其值约为2.15℃/W。

⑤ 模块罩本身的热阻Rh。由罩壁热阻R1和罩盖热阻R2串联组成,如图3所示。L1是罩壁导热路径长度,L2是罩盖厚度,罩壁内径为dh,罩的外侧宽(正方形)为dc,kc和kh分别为罩壁、罩盖导热系数,则Rh为

电子设备的液体冷却(一)

⑥ 模块的总热阻Rin t。即上述各热阻之和,本例为8.08℃/W。

电子设备的液体冷却(一)

图3

假设冷板水的温度为24℃,即可求出允许的最大芯片功耗值,即

电子设备的液体冷却(一)

式中 Δtj-c——结至外壳的温升;tj——节点温度;tf——水温度;Pm——模块的总功耗;Re st——外热阻(从罩盖至水冷冷板的热阻,本例约为0.02~0.04℃/W);Pc——芯片功耗;Ri nt——模块内热阻。

三、热交换器1.热交换器(换热器)的类型电子设备中常用的热交换器有下列几种:

① 列管间壁式。列管间壁式的结构是多种多样的,冷流体在管内流动,热流体在管外流动(或绕流),两种流体在壁面上进行热交换。根据管内外冷、热流体流向的不同,此类热交换器可分为顺流、逆流、叉流和往复流四种,如图4所示。

电子设备的液体冷却(一)

图4

② 紧凑式热交换器。紧凑式热交换器可分为螺旋板式、肋管式、内肋片式和板翘式等几种,图5所示是电子设备中常用的两种结构形式。板翘式热交换器的特点是传热系数高、结构紧凑、质量轻和经济性好,但阻力较大。

电子设备的液体冷却(一)

图5

③ 冷板。冷板是一种单流体的热交换器,如图6所示。其中(a)为扁管式冷板,它由两块金属平板在相应的位置上冲压成凹槽,再用滚焊将两板焊成一个整体,两凹槽对接在一起,形成冷却液体流通的通道,通道的形式可根据需要而定,可以是圆的、方的或椭圆的等。通道的布设可根据发热元器件的位置及散热的要求进行设计,冷板的其余部分可作为安装元器件用的底板。利用这种冷板式间接液体冷却可使结构做得非常紧凑。图(b)是板翘式冷板,可以用做大功率器件和印制板组装件及高密度组装器件的冷却装置。ATR机箱两侧风冷冷板和相控阵雷达固态收发组件用的冷板均属此类结构。

电子设备的液体冷却(一)

图6

2.热交换器设计计算热交换器热计算的基本方程包括冷、热流体的热平衡方程和热交换器的传热方程:热流体

电子设备的液体冷却(一)

冷流体

电子设备的液体冷却(一)

传热

电子设备的液体冷却(一)

式中 qm1、qm2——热流体和冷流体的质量流量(kg/s);cp1、cp2——质量定压热容(J/(k g ·℃));t1′、t1′′、t2′、t2′′——进口和出口温度(℃);K——热交换器的传热系数(W/(m2·℃));A——传热面积(m2);Δtm——对数平均温差(℃)。

热交换器的热计算可分为两类:第一类为设计计算,即给出qm1cp1、qm2cp2及四个进出口温度中的三个,求另一个温度和KA的值。它是以求换热面积为目的的。第二类为校核计算,即通过给定的KA、qm1cp1、qm2cp2、t1′和t2′,求解t1′′和t2′′。① 对数平均温差法对数平均温差Δtm的计算是基于下列假设进行推导的:冷、热流体的质量流量和定压质量热容是常数;K是常数;换热器无散热损失;沿轴向导热量忽略不计;任一流体不能既有相变又有单相介质换热。图7是顺流和逆流时工作液温度变化的情况。经过推导,对数平均温差Δtm可用下式计算

电子设备的液体冷却(一)

式中 Δt′——入口处的温差(顺流);Δt″——出口处的温差(顺流)。

电子设备的液体冷却(一)

图7上式也适用于逆流换热器的Δtm计算,此时Δt′表示热流体入口温度与冷流体出口温度之温差或热流体出口温度与冷流体入口温度之温差中的大者,Δt″表示其中的小者。其他流动组合的对数平均温差,可以由上式求得假想逆流的对数平均温差,再乘一个修正系数εΔt,而εΔt与下列两个参数P、R有关,即

电子设备的液体冷却(一)

根据流动形式及P、R,由图8查得εΔt,则该流动形式的Δtm为

电子设备的液体冷却(一)

电子设备的液体冷却(一)

图8对数平均温差法,可用于热交换器的设计计算。

其步骤如下:

根据已知条件,由热平衡方程式求出另一个未知温度;

由冷、热流体的四个进出口温度,求出对数平均温差Δtm,若是叉流、混合流形式,则要注意修正系数εΔt的计算;

初步布置换热面,并计算相应的传热系数;

由传热方程式求出所需之换热面积A,并核算两侧流体的流动阻力;

若流动阻力过大,则应重新进行设计。

② 有效度-传热单元数法(ε-NTU法)两种流体的热容量(qmcp)之比被称为热容比,即

电子设备的液体冷却(一)

当qm1cp1<qm2cp2时,Ψ=(qm1cp1)/(qm2cp2),当qm1cp1>qm2cp2时,Ψ=(qm2cp2)/(qm1cp1)。有效度(ε)是热交换器中实际换热量与最大可能换热量(温差最大)之比值。当qm1cp1>qm2cp2时

电子设备的液体冷却(一)

当qm1cp1<qm2cp2时

电子设备的液体冷却(一)

由此可见,当已知ε时,热交换器的换热量可根据两种流体的进口温度进行计算,即

电子设备的液体冷却(一)

而两种流体的出口温度则可以利用其热平衡方程式求得。采用ε-NTU可对热交换器进行校核计算和设计计算。其校核计算步骤如下:

计算传热系数K;

计算NTU及(qmcp)mi n/(qmcp)ma x值;

计算或查相应图表得ε值;

计算传热量Φ;

利用热平衡方程式计算t1′′和t2′′。

  深圳市迈肯思科技有限公司是一家集服务器系统设备的研发、生产、销售、和系统集成为一体的高科技企业。主营产品有: 深圳工控机箱工控机箱工控机箱定做工控机箱订制深圳服务机箱工业机箱1U工控机箱1.5U工控机箱2U工控机箱3U工控机箱4U工控机箱6U工控机箱7U工控机箱服务器机箱服务器机箱定做服务器机箱制作1U服务器机箱2U服务器机箱3U服务器机箱4U服务器机箱 ITX机箱NAS机箱带屏机箱挖矿机箱壁挂式机箱多硬盘机箱带屏热插拔机箱热插拔机箱OEM机箱网络机箱dvr监控机箱1u机箱2u机箱3u机箱4u机箱等各种箱体,控制台等产品。

超级通云控

超级通微信云控

云控系统

云控

熊猫微信云控

微信云控系统

微信云控

微信云控系统