基于熱電制冷的高精度微通道液冷系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、隨著電子設(shè)備冷卻需求的增加,當(dāng)電子設(shè)備的散熱熱流密度不大時,采用簡單的自然冷卻或者是強迫風(fēng)冷都能夠滿足設(shè)備的散熱要求,但是當(dāng)發(fā)熱功率達到2W/cm2,采用風(fēng)冷就難以達到系統(tǒng)的散熱要求。相比而言,液冷在處理高熱流密度散熱問題時要比風(fēng)冷效果明顯,同時因為液冷可以使冷源與被冷卻對象間隔比較遠的距離,這樣可以有效地消除由強迫風(fēng)冷帶來的噪聲和振動等缺點而被廣泛采用。另外,由于大部分軍用電子設(shè)備的使用環(huán)境條件非常苛刻,可靠性要求非常高以及極高的局部

2、熱流密度和總功率,所以使普通冷卻技術(shù)受到很大限制。液冷是目前高功率密度和大功率器件最常用的冷卻方式,因而也是目前的研究熱點。
　　(1)本文闡述了液冷散熱系統(tǒng)的工作原理,回顧了液冷技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和液冷系統(tǒng)的國內(nèi)外使用現(xiàn)狀,并針對液冷換熱器件性能測量設(shè)計出了一種基于熱電制冷的高精度微通道液冷系統(tǒng),由此指出了本研究的意義;
　　(2)因熱電制冷器缺乏簡單、快捷、相對準(zhǔn)確的物性參數(shù)和性能計算公式,本文為方便器件選型和工程應(yīng)用

3、由經(jīng)典理論公式推導(dǎo)出了簡便計算公式,并由此對系統(tǒng)采用的熱電制冷器進行了選型和校核;
　　(3)微通道冷板以其極高的換熱效率而得到矚目,但由于微通道的加工方法不同、所用基體材料的不同、流體工質(zhì)的不同以及微尺度條件下參數(shù)測量困難等原因,現(xiàn)有文獻其所得結(jié)果存在很多不一致,而且對工程應(yīng)用中的矩形微槽道的高寬比對換熱和流動的影響研究較少,不能滿足指導(dǎo)微電子機械系統(tǒng)和微通道冷板熱設(shè)計的工程應(yīng)用上的需要。本文通過實驗手段,研究了水力直徑為0.7

4、27273~1.333333mm的四種高寬比H/W不同的純鋁矩形微通道內(nèi)66％的乙二醇水溶液的流動特征,測量了微通道冷板兩段的流阻特性和換熱特性,并將實驗值與傳統(tǒng)理論的預(yù)測值進行了細致的比較分析,為本系統(tǒng)采用的微通道冷板提供了設(shè)計數(shù)據(jù)支撐;
　　(4)為滿足熱電制冷熱端散熱要求和減小系統(tǒng)體積和重量,本文提出了一種基于平板熱管結(jié)合多孔介質(zhì)散熱器的散熱裝置,該裝置通過平板熱管對熱源進行了熱擴展,利用多孔介質(zhì)散熱器(泡沫金屬)增大了散熱

5、面積,減小了散熱器的重量和體積,并通過改進平板熱管提高了其導(dǎo)熱性能,減小了系統(tǒng)熱通路的熱阻,擴展了熱通道,根據(jù)以往文獻和經(jīng)驗公式分別對平板熱管和多孔介質(zhì)散熱器進行了計算,最后根據(jù)計算的多孔金屬散熱器流阻特性對風(fēng)機選型,進而組成一整體散熱模塊,使整個散熱模塊結(jié)構(gòu)緊湊、易于制作、成本低廉、可靠性高、裝置重量輕、體積小;
　　(5)結(jié)合現(xiàn)有液冷系統(tǒng)設(shè)計方案優(yōu)點,對所設(shè)計液冷系統(tǒng)進行總裝,運用流體網(wǎng)絡(luò)建模技術(shù)(FNM)軟件Macroflo