大功耗电子设备液冷机箱及其测试技术
机载机箱液冷与风冷技术的散热性能对比研究

机载机箱液冷与风冷技术的散热性能对比研究赵波【摘要】随着机载机箱内部的热密度越来越高以及安装空间的有限性,对机箱的散热性能和外形尺寸也提出了更高的要求. 首先分析了强迫风冷的散热方式,其次运用Flotherm软件对液冷机箱的散热性能进行了仿真验证,结果表明液冷机箱能更好地满足高热流密度的散热要求和结构外形要求.%With heat density inside the airborne cabinet rapidly improves higher and higher, and considering the limited instal-lation space, we propose higher request to the heat dissipation and the boundary dimension of cabinet. In this paper, we firstly introduce the heat dissipation pattern of forced-air cooling, and then use the software FLOTHERM to conduct simulation veri-fication on the heat dissipation performance of the liquid-cooled chassis. The results show that liquid-cooled chassis can bet-ter satisfies requirements on aspects of the heat dissipation and the structure appearance of high heating flux density.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2015(028)006【总页数】3页(P10-11,13)【关键词】液冷机箱;热设计;强迫风冷【作者】赵波【作者单位】中国电子科技集团公司第三十六研究所,浙江嘉兴 314033【正文语种】中文【中图分类】V243.2随着电子技术的发展,高功耗电子器件的增多,且目前机箱基本都采用标准模块,热流密度大,散热空间小,随之带来的问题就是对电子设备的散热性能要求越来越高,器件过热已成为电子产品实效的主要原因之一,严重影响了电子设备的可靠性和工作寿命。
机载电子设备机箱的温度场及仿真技术分析

机载 电子设备机箱的温度场及仿真技术分析
任 召 焦超锋 姜红 明
( 六三一所 ,陕西 西 安 7 1 0 0 4 9)
【 摘 要 】 随着经济的发展和科 学技 术的进步 ,电子设 备在现 代 生活 中的应 用越 来越广泛 ,已经逐 渐渗 透到 民用和 军事领域 ,其 作 用也在逐渐扩 大,电子设备 的可 靠性 和安全性受到人们 的重视和
经过分析我们 可以得出结论:液冷电源模块工作时产生 的热量 主要通过冷却剂进行散发 ,通 过 自然对 流散发的热量极小 ,在进行 分析时可 以忽略 。因此 ,在对机 载电子设备进行设计时,对于散热 系统的设计只需要考虑冷却系统 的冷却效果 即可 。 2 . 2机 箱热仿 真分析 机载 电子设备 对于 环境适应性的要求很高 ,需要满足高温 、湿 热、盐雾、霉菌等 的防护 要求 ,而且邀 请具有抗 电磁干扰 的能力 , 出于集成的需要 ,一般会对机 载机 箱采 取密 封式结构,加强对于 电 子设备 内部元件 的保护 。但是 密封 式结构的散热是一个重要问题 。 这里选择 冷却效果较好的液冷机箱进行分析和探讨 。 机载机箱 的密封性 导致其 散热比较复杂,其 内部的导热锁紧机 构比较复杂 ,主要依靠机箱箱 体与环境 的 自然对流以及冷板内冷却 剂的流动来散热 ,其热量 的散 发方式主 要依靠传导和对流,辐射传 热可 以忽略不计 。对于液 冷机 箱而言,由于机箱 自身的密 闭性 ,机 箱与空气的 自然对流散热 也可 以忽略,因此 ,其系统运行产生的热 量主要依靠冷板 中的冷却剂来传 导。一般情 况下,机载机箱采用的 是插入式结构 ,主要有左 右冷板 、前后面板 及上下盖板组成,其插 入式模块包括印制 电路板和模块 两种 形式,通过楔形锁紧条固定在 箱壁的导轨上。 3 总 结 与 展 望 由于机载 电子 设备逐渐 向着 小型化和集成化的方向发展,其使 用环境也越来越苛刻 ,为 了保 证电子设备的持续运 行,确保其正常 工作 , 散热能力成为影响机载 电子设备可靠性和安全性的重要因素 , 需 要 电子 设 备 设 计 人 员 充 分 重 视 , 在设计阶段对其进行热仿真分析 , 建立相应的模型进行实验 ,为 设计提供 相应 的数据参考。但是 ,由 于模型的建立十分 困难和 繁琐 ,对 于设计人员 自身的技能和经验要 求较高,电子设备 的热仿 真自动 分析模块得 以开 发和 发展 。 C A D / C A E 自动分析模块的应用,使得热仿真分析技术的普及具备了可能性 。 对于其未来的发展 ,仍需要解决几个 问题 : 首先 ,C A D模 型在 导人生 成的热仿真模型时, 需要重新划分网 格, 由于仿真软件对 于模 型的模型的辨 识程度不高,网格的质量较 差 ,较为复杂 的模 型需要 进行 手工调整, 自动化程度较低 ,也加大 了工作人员 的工作压 力。因此 ,需要进一步对该技术进行改进和完 善 ,从简化模型结构和加强网格设置两个方面提高网格的质量。 其次 ,对数据 的处理和总结归纳功能不够完善 ,需要根据工程 的实际情况进行改进和创新 。
科华数能储能液冷柜说明书

科华数能储能液冷柜说明书一、产品概述科华数能储能液冷柜是一种具有先进冷却系统的高效能储能设备。
采用液冷技术可以有效降低设备热量,提高散热效能,并且可在储能过程中实现能量回收和再利用。
本说明书将详细介绍液冷柜的组成、技术特点、操作方法和维护要点。
二、技术参数1. 支持的输入功率范围:2000W-5000W2. 电源电压:220V/50Hz3. 工作环境温度:5℃-40℃4. 储能容量:1000Wh-5000Wh5. 冷却效率:≥90%6. 充放电效率:≥85%7. 外形尺寸:1600mm*800mm*800mm三、设备组成科华数能储能液冷柜主要由以下部分组成:1. 液冷系统:包括冷却机组、散热器和冷却管路等组件,通过循环水冷方式有效降低设备温度,提高散热效果。
2. 储能单元:采用高密度锂离子电池组成,通过电荷和放电过程实现能量存储和释放。
3. 控制系统:包括人机界面、监控电路和智能控制器等,可对设备进行监测、控制和故障诊断。
四、使用方法1. 柜体安装:将液冷柜放置在通风良好、干燥清洁的室内场所,确保周围空间足够,并避免阳光直射。
2. 电源接入:将液冷柜电源线插入符合标准的220V电源插座,确保电源供应稳定可靠。
3. 控制操作:通过人机界面可进行设备启停、功率设置和运行状态监测。
操作简便,只需按照界面提示进行操作即可。
4. 储能过程:待液冷柜工作正常后,将待存储的能量输入系统中,液冷柜将自动开始储能过程,并将能量储存于电池中。
储能完成后,液冷柜会自动停止工作并显示储能容量。
5. 能量释放:当需要使用储存的能量时,可通过控制系统选择释放模式,并设置释放功率和时间。
液冷柜会根据设定进行能量释放,并实时显示剩余储能容量。
6. 安全预防:在使用过程中,应注意液冷柜周围的安全防护,避免接触导电部分,并定期检查电源线和冷却系统是否正常运行。
五、维护保养1. 定期清洁:应定期清洁液冷柜外表面,避免灰尘和污垢堆积影响散热效果。
铝合金液冷机箱真空钎焊工艺及变形分析

铝合金液冷机箱真空钎焊工艺及变形分析发布时间:2022-07-26T13:35:32.839Z 来源:《新型城镇化》2022年15期作者:熊林周程皓易雷滨[导读] 在高功耗、大热流密度电子元器件持续增多的背景下,元器件过热就成为了导致电子产品失效的关键原因,这不仅降低了电子设备的可靠性,且也缩短了其工作寿命。
四川九洲电器集团有限责任公司四川绵阳 621000摘要:在高功耗、大热流密度电子元器件持续增多的背景下,元器件过热就成为了导致电子产品失效的关键原因,这不仅降低了电子设备的可靠性,且也缩短了其工作寿命。
现阶段,各种功能器件往往以模块化的形式集中安装于机箱内部,同时也增设了冷却模块,散热主要以强迫风冷为主,但如若设备的温升较高,且热流密度大,强迫风冷则无法达到理想化的散热效果,铝合金液冷机箱应运而生,其与对应的液冷模块在电子设备散热中得到了良好的应用。
本文主要围绕铝合金液冷机箱真空钎焊工艺及变形展开了讨论、分析,以供参考。
关键词:铝合金液冷机箱;真空钎焊工艺;变形基于液冷机箱的前提下来说,在其拼接中焊接是关键环节,大多使用真空钎焊工艺,但此工艺极易受到各因素的影响,包括机箱结构、焊接过程温度变化等,这就提高了焊接的难度,且焊接后也极有可能发生机箱整体外形尺寸变形超差情况的发生,导致无法满足设计装配要求,这不仅会促使液冷机箱不合格,甚至还会造成其报废。
因此,想要充分发挥铝合金液冷机箱的功能,合理运用真空钎焊工艺就极为关键,期间也需重视变形的控制[1]。
1、铝合金液冷机箱真空钎焊工艺1、工艺流程首先,要合理的裁剪钎料,将工件及钎料治愈热水中清洗,期间需基于超声波的前提下除油,时间控制在5至10分钟,使用碱液腐蚀钎料及母材的氧化膜,确保氧化膜清除的彻底性。
值得注意的是,处于室温状态下碱液的腐蚀反应往往较慢,需较高的浓度,而如若腐蚀速度太快,则难以对表面质量进行控制,极有可能导致麻点情况的发生,且腐蚀时间较长,也会直接导致钎料减薄严重。
一种新型的液冷机箱及冷板散热系统的研究

一种新型的液冷机箱及冷板散热系统的研究摘要:针对目前军用计算机数据处理系统集成化、高功率的发展趋势,液冷散热在数据处理系统热设计中的需求越来越必要。
本文结合实际研究的项目,详细介绍了冷板、液冷机箱、液冷散热系统架构的设计模式、流道的设计及仿真分析、试验及测试验证等项目设计中的关键技术,形成一套具有高效散热的一体化解决方案。
【关键词】液冷散热液冷机箱冷板流道1 引言电子技术微型化、高集成度、大功率电子器件应用的发展趋势,使得电子设备要求体积越来越小,元器件数量增加,这就使得电子设备功率密度和热流密度大幅度提高,热量集中,局部温度过高,如果热量不能及时散出,就会导致电子设备性能下降甚至失效。
一般而言,温度每上升10℃,可靠度可能就会降低为原来的一半,而温度从75℃升高至125℃,可靠度则变为原来的20%。
有效的热设计模式是对电子设备的发热元器件及散热系统采用合适的冷却技术和结构设计,对它们的温升进行控制,从而保证电子设备或系统正常可靠地工作。
根据应用环境的不同,传统的风冷散热会带来多余物及增大系统空间,而导冷式散热面对功率较大系统时则出现散热了瓶颈,而液冷散热技术的出现,由于液体介质比空气及常规散热铝材有更好的换热系数,使得液冷系统散热量级甚至为传统风冷式、导冷式散热的100倍以上。
2 散热系统的建立及组成一般液冷系统的建立都是强制液冷、金属传导散热的结合,而一个完整的液冷系统而言,其主要由液冷机箱、液冷冷板及液冷提供系统组成,液冷冷板直接吸收发热模块的功耗,通过液冷机箱循环到液冷系统,将热量传递给液冷提供系统中的液泵,再经过液泵送至换热器,液冷换热器与外部环境热交换,对冷却液制冷并返回液冷机箱完成一个循环,而单考虑散热系统部分,液冷机箱及液冷冷板的设计成为了系统的关键。
图1所示为笔者研究的液冷散热系统,主要由冷板模块1~5、液冷机箱、流体连接器、信号传输连接器等组成。
其中冷板模块用于对印制板电路单元机械支撑和对流换热的作用;液冷机箱是整个散热系统的架构基础,也是整个散热系统中流道的枢纽;流体连接器是与液冷提供系统的接口,起着进液与出液的作用,要求在一定的管道流压下,无漏液现象。
液冷机箱/架热性能仿真分析

液冷机箱 /架热性 能仿真分析
文/ r I 振 杨_ J 』 】 I I J ] 郭 建
通 过 对 液 冷 机 箱 /架 内模 块 温 度 场 的 仿 真 分 析 ,研 究 了 不 同 环 境 温 度 、 不 同冷 却 液 入 口 温 度 以及 不 同模块 侧 壁壁 厚的 情 况下 模 块 内温 度 分 布 , 得 出 环 境 温 度 对 液 冷 机 箱 /架 散 热 能 力 影 响 较
2液冷机箱/ 架模型
液 体机 车 i : i 简 化模 犁如 l 所 示 ,其 一 l l F侧 扳 为液 冷 板 , 内 部 铣 液 冷 通 道 ,进 川 t 液
等 采的情况 下,军用计算机越米越多得采用
f I 、 l 档 器什 ,而研 究表 明,超过 5 5 % 的 电 子 设备 的 失 效 形 式 是 m 温 _ l 叟过 高 目 I 起的, 此, 电子 嫂 备结 构 设 计 热 叮靠 性 设 计 t 』 仃 举 足 轻 重 的作¨ j 。 由 于 液体 冷 却 较 空 气 冷 却 揿 热 效 率 高
测点 2
1 01 . 2 4 l 0 6. 1 4 9 8 53 1 O 3 . 3 4
测点4
9 5 . O1 9 9 . O 8 91 . 2 9 9 5 . 4 0
u化 J 机辅倒面。机箱内部 内胃传导模块 ,传
导 电 模 块 要 包 括 结 构 什 、 1 块 P CB 、 锁
紧条、 导热 等,仿真简化儆 如图 2所尔。
结构件壁 J I 7 = 为 1 . 2 mm。模块 在 8 0 W 时分析 结
农 2:8 0 W I I , 同环 境 温 发 摸 块 器什 仿 温 嫂 P C B 环 境 温 度
液冷技术

液冷技术、干冰与液氮、压缩机制冷4.液冷散热技术当今个人计算机散热领域中,风冷散热器虽然基本脱离了高噪音暴力散热的怪圈,但却普遍朝着大体积,多热管,还有超重量的方向发展,这对用户在散热器的实际使用和安装方面带来了很大不便,同时也对电脑配件的承重承压能力带来很大的考验。
鉴于上述后风冷时代所出现的困境,液冷散热器渐渐的被广大电脑用户所接受。
作为一种成熟的散热技术,液冷散热方式一直以来都被广泛应用于工业途径,如汽车,飞机引擎的散热。
将液冷散热技术应用于计算机领域其实并非是因为风冷散热已经发展到了尽头,而是由于液体的比热远远大于空气,因此液冷散热器往往具备不错的散热效果,同时在噪音方面也能得到很好的控制。
由于在散热效率和静音等方面有着的种种优势,在计算机风冷散热流行不久后,液冷散热也随之出现。
可令人遗憾的是,时至今日,计算机领域的液冷散热仍然没有普及开来,这种状况归根结蒂还是由于液冷的安全性和稳定性存在一定缺陷。
在最初的电脑液冷散热器里,通常采用水做为导热液体,因此电脑用户们也称当时的液冷散热器为水冷散热器。
我们知道,日常生活中能够得到的水基本都具有导电性,所以当散热器部件老化而出现液体泄露的情况时,很有可能引起计算机内部元件短路,甚至带来更大的损失。
为避免出现上述情况,当前市面上的部分液冷散热器采取了一些改进措施,使用绝缘导热液体做为散热器冷却液,最大限度减免了由于液体泄露而出现的事故。
这样虽然基本解决了安全问题,但新的问题也随之产生了。
绝缘冷却液并非随处可得,当散热器中的液体由于反复换热蒸发,日趋减少时,想要自行添加液体似乎显得不是那么轻松,对于某些品牌的散热器,必须购买冷却液自行添加,但对个别型号的产品,甚至必须将散热器返回原厂维护,如此一来无疑会给使用者带来了很大的不便,也使得产品的成本大大增加。
虽然液冷散热器有着种种不便,但由于散热效果优秀,一直以来还是有许多电脑DIY爱好者支持这种散热方式。
IGBT_水冷散热器的仿真与试验

看出,基板厚度增加时其表面最高温度逐渐上
升,这是因为基板厚度增加导致 IGBT 和冷却
液之间的传递热阻也随着增加,散热性能变
差。
间断式肋片长度影响对流换热面积的大
小,从而影响散热。该文研究了肋片长度为
5mm~40mm 时,散热器基板表面最高温度的
变化如图 2(b)所示。可以看出,当长度为
5mm~20mm 时,随着肋片长度增加,基板表面
利用机组和水冷测试平台对样机进行额定工况温升测试,试验数据与仿真结果相吻合。研究表明,平直肋片散热
器不仅工艺简单、成本低,而且能很好地满足 IGBT 的散热需求。
关键词 :变频器 ;水冷散热器 ;IGBT ;Flotherm
中图分类号 :TB 657
文献标志码 :A
随着大功率电力电子器件的迅速发展,变频器广泛地 应用于工业领域中。各行业对变频器体积结构要求越来越紧 凑,这就意味着产品的体积热流密度越来越大,对系统的散 热设计要求也不断提高。为提高产品的可靠性,实现设备的 高效散热是非常重要的环节。IGBT 作为变频器的主要功率 器件,其单位体积发热量较大,系统的功率密度和发热量急 剧增大,所以 IGBT 的散热就成为整机散热设计的关键。
4 试验研究
该研究使用 30kW 电机机组和水冷测试平台进行额定工
况下样机温升测试,受试验条件限制,水冷散热器在测试条
件下,其环境温度和冷却液体的温度不能满足 65℃的条件,
在分析试验结果的过程中,采用测试点温升值与仿真结果进
行对比。水冷测试平台装有装配时将热电偶线布置在
1 变频器功率单元结构
该文以 30kW 变频器功率单元模块为研究对象,其主要 结构由壳体、面盖及内部的 IGBT、母线电容和铜排等组成, 其中水冷散热器作为一个冷板结构件,IGBT 安装在水冷散 热器基板上,其发热量通过基板传递给肋片并通过冷却液体 将热量带走,散热器内部流道采用间断式的平直肋片,与普 通肋片相比增加水道内体流体扰动、提高散热效率和减少流 道内压力。冷却水道的密封方式采用橡胶圈和密封盖板通过 螺栓锁紧,满足国标的压强要求。
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多路信号延迟自适应精密补偿技术研究
图 #6,
补偿电路原理图
(-.- 的关系是: . / (-.-0!""
可见, 延迟时间是以 !"" 为单位连续可调 的, 只要 !"" 小于补偿精度要求即可。
分析, 也就是保留了代表第一类事件的信号, 剔 除了代表第二类事件的信号。其电路原理较为 简单, 如图 5)" 所示。
!$%&’(’") 式中: !* 对流换热流量, +; %&* 对流换热系数, + , &-!’./ ; (* 对流换热面积, -! ; . 。 ")* 表面与流体间的温差, /;
由上述公式可知: 要提高液冷效果, 一要 提高其对流换热系数, 二要尽量增加对流换热
’ 收稿日期: !""!*0"*02
" 鉴别电路设计
鉴别电路的功能是按到达的时刻区分 1 个 通道信号,最先到达的信号以及与其到达时间
图 5)"
鉴别电路原理图
差小于两个门延迟时间的信号将被锁存供 而其它信号将被剔除, 根据前文的 234 处 理 , ( 上接第 ,# 页)
冷却液加温系统的工作介质为机油。 机油 进入油泵( 由于溢流阀 经过滤油器( !" ) !! ) ( 的额定压力较高并可调节, 那么油泵所 !# ) 作的功可使系统内油温升高并对油箱( 加 "$ ) 可对测试系统出口的温 温 。电 磁 控 制 阀 ( !% ) 升进行控制。另外为加快机油的温升速度, 在 机 油 箱 还 装 有 电 加 热 装 置 ,同 样 由 电 磁 阀 控 制。
光电对抗与无源干扰
!""! 年第 # 期
大功耗电子设备液冷机箱及其测试技术
印 铁
( 信 息 产 业 部 电 子 第 五 十 三 研 究 所 锦 州 ,%,""" )
摘
要
通过对大功耗 电 子 设 备 冷 却 技 术 的 分 析 , 提出了几种液冷机箱结构, 对其优缺点 液冷机箱 测试
和液冷机箱的关键技术进行了阐述。并对液冷测试技术和测试设备进行了介绍。 关键词
,!
! 结束语
!"#$%&’()*+,-./01 23456789:;<%9=>?@
参考文献
" &美’()*)斯坦伯格电子设备冷却技术)北 京: 航空航天工业出版社, "+$+
cdef2S4]gh,ijkl@Amdn oB_]Gip]ij5 @AqGip]i jrsUtuvwxIJyzpGi{| GH,}42@A~^234$TU^_ EF$GHIJ|G5 6 $ 4 gGHIJ$<=65
图!
板翅式结构示意图
"#$ 沟槽式
这种液冷侧板是在冷板上铣出环饶侧板 的方形沟槽, 然后将盖板与其焊接成一体形成 。这种结构的散热效率比管 液压回路( 如图 $ ) 式高而低于板翅式, 但同样存在着泄漏和短路 问题。 在以上三种结构中,冷板冷却液接口 与 管路的连接是一个技术关键。在实际使用中, 该接口应位于机箱后部, 并能快速、 方便地与 安 !"#$%&’()*+, -./012
!"#$%&’$( -./012324./5/321623/78/3.19).912/78/:6;96</)77:64=/)>53363/?6.>/545:@36364=/)77:64=/.2)>A 47:7=@/78/561B7142/B6=/2421=@/2;960*24.3 ////////)*+,-%.#( C6;96</)77:64=/)>5363 ,D253912*24.
345
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#" 液冷测试技术
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图 0 圆管式结构示意图
01! 板翅式
它的结构类似于风冷式板翅结构 ( 如图 ,所不同的是把整个冷板分成若干个宽槽, !) 在槽内放置高效传热翅片, 然后把盖板与其焊 接成一体形成冷却液流经管道, 每个通道中间 用肋条隔开。 它的优点是对流换热面积增加多
33
大功耗电子设备液冷机箱及其测试技术 倍, 散热效率很高, 但对焊接质量要求较高, 容 易产生泄漏和油路的短路。
面积。 根据管路形式不同可构成不同液冷机箱 结构。 下面介绍笔者实际使用过的几种液冷机 箱。
010 圆管式
首先在侧板上用成形铣刀铣成半圆形环 绕侧板的槽( 如 图 0) , 然后把铝管放在槽内, 并与槽钎焊成整体。 它的优点是不论钎焊质量 如何, 冷却液都不会泄漏; 缺点是热交换时, 铝 管和槽结合面的焊接质量直接影响传热效果。
# 结束语
本文叙述了一种识别经过不同延迟传输的 多路信号的到达时刻的方法,介绍了问题的由 来, 给出了信号处理的总体思路, 分析了信号处 理的几个关键指标, 设计了以自适应补偿、 鉴别 电路为核心的多路信号识别电路。其主要优点 有: ( 电路可以自动调整各信号通道的最佳补 ") 采用了定时修正措施, 偿值, 不需人工参与; ( !) 可以基本消除温度等慢变环境因素对信号传输 速度和信号波形的影响,所以具有较好的环境 适应能力。
!"前言
随着电子设备的迅速发展 ! 在体积受到严 格限制的情况下, 功能却越来越复杂, 导致了 元器件的组装密度不断提高。目前有些机箱 的体积发热功率密度超过 "#$%&’()*+, 如果 仍然利用自然散热或强迫风冷就不可能使这 些大功耗电子设备有效、 可靠地运行。因为液 体的吸热量远大于空气, 如果能以轻质 的液体介质对设备进行冷却, 就可以解 决这一问题, 因而液冷机箱是解决大功 耗电子设备散热的有效途径。 大功耗电子设备的液冷技术包括液 冷模块、液冷机箱、冷却液 和 测 试 技 术 等, 本文主要论述冷板式液冷机箱。 设备元器 件 的 发 热 量 由 模 块 上 的 导 热板( 或其它形式的模块) 传导至机箱 的 侧壁。液冷机箱的侧壁由能 流 过 冷 却 液 的管路组成,冷却液可以把 热 量 吸 收 并 带走。液体对流的换热公式如下: