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    部件及部件設計

    發布時間:2018-09-29 瀏覽:640次

    1. 液冷冷板

      液冷冷板是電子設備液冷系統的終端設備。電子設備或電子元件安裝在冷板上,其工作時的耗散熱通過冷板表面,傳遞給液冷工質。冷板有不同的結構形式,不同結構形式的冷板適用于不同電子設備的散熱,在冷板設計時,應針對電子設備對冷板的性能要求、環境適應性要求和界面使用要求進行冷板的設計和選用。




    1.3 冷板設計技術參數和要求

       完成冷板產品的設計和制造,保證其功能的正常發揮,應按下表的內容提出相應的技術要求。

    冷板性能要求

    備注

    熱負荷(W



    壓降(KPa



    最高設計壓力



    冷板千重



    總尺寸



    不平度



    粗糙度



    液冷工質進口溫度



    液冷工質出口溫度


    或液冷工質流量kg/s

    最大工作壓力下冷板漏率



    使用環境要求


    溫度范圍



    濕度范圍



    壓力范圍



    振動、沖擊等環境要求



    界面要求


    液冷工質



    冷板表面載荷



    電子設備質量



    安裝孔



    冷板安裝孔



    負載安裝孔



    2. 液冷機箱

      安裝電子設備、電子元件的冷板一般是裸露在環境大氣中的,電子元件容易受到環境大氣中濕度、灰塵和水分的影響。為避免上述不利因素的影響,所以才有了機箱設計和機箱。機箱熱設計的任務是,在保證電子設備承受外界各種環境、機械應力的前提下,把電子設備產生的熱排散出去。按其帶走熱量不同的方式,液冷機箱可分為以下幾種結構形式:

    2.1   傳導模塊式機箱


                    

                     傳導模塊式液冷機箱      傳導模塊式液冷機箱         傳導模塊


      此種機箱,它的兩側為液冷冷板,機箱冷板內側有安裝傳導模塊的卡槽。傳導模塊有碶形鎖緊裝置卡在卡槽內。傳導模塊是一個導熱系數高的金屬板,電子元件安裝在此金屬板上,其工作時的耗散熱先傳導給金屬板,然后再沿金屬板向液冷機箱的兩側側壁冷板傳遞,由冷板內的液冷工質把此廢熱帶走,它的傳熱路徑可歸結為:

    它的優點:流體壓降小

    問題:傳熱路徑長,傳熱效率低


      



    2.2   液冷模塊式機箱

      



    液冷模塊


      該機箱的兩側側壁非液冷冷板,均是帶有卡槽的金屬結構件。機箱底部有兩個進出液體管道,管道上有快速接頭接口,當液冷模塊從機箱的卡槽插入之后,模塊上的快速接頭插入管道上快速接頭,回路導通,液體進入液冷模塊,吸熱后從另一側流出液冷模塊,進入機箱的回液管。此機箱關鍵在液冷模塊,它的液冷冷板和電子元件的安裝板合為一體——液冷冷板即安裝板。從而大大縮短了傳熱通道,提高了傳熱系數和傳熱效率,它的傳熱路徑是:




      該機箱克服了傳導模塊帶來的傳熱效率低的問題,冷卻的電子元件的熱流密度大。但因液冷模塊進出口使用了無液滴快速接頭,制造成本大且它的流阻大。因而增加了系統的流阻、泵的壓力提高,降低了整個系統的可靠性。

    2.1   傳導模塊/液冷冷板組合式機箱

      此種形式的機箱綜合了傳導模塊式機箱和液冷模塊式機箱各自的優點而設計的一種機箱。電子元件或模塊仍然安裝在傳導模塊上,根據冷卻電子元件任務的情況,組合式機箱可以擁有若干個冷板。每個冷板和機箱側壁連接,如下圖所示:

    (圖組合式機箱)

      而傳導模塊緊貼在冷板上,靠卡槽的碶形鎖緊裝置固定傳導模塊。

      液冷工質從工質入口流入機箱的側壁,按設計需要流經各個冷板,并匯總于組合式機箱的另一個側壁,之后從出口流出。電子元件工作時,其耗散熱傳遞給傳導模塊,之后克服傳導模塊與固定冷板間的熱阻和液冷冷板上蓋板的導熱熱阻后,傳遞給冷板內的流動工質。

      此形式機箱,雖然也用了傳導模塊,但它的傳熱路徑遠遠小于傳導模塊式機箱,而且和液冷冷板之間的傳熱面積大,從而縮小了電子元件與液冷工質之間傳熱溫差,有利于電子元件的正常工作。與液冷模塊式機箱相比,組合式機箱的傳熱效率稍低,但它的冷板沒有快速接頭,流體的流阻小。液冷系統屬低壓運行,增大了液冷系統的可靠性。

                  

                                      液冷機架

    3.  液冷泵

      液冷系統的液冷泵,屬動力式泵。它對流體做功,增加流體靜壓能和動能,為液冷系統輸送帶有一定壓頭和循環流量的流體工質。

    3.1按工作原理的不同液冷泵可分為:離心式、往復式、旋轉式及流體作用式。

      按泵的內部結構可分為:齒輪泵、活塞泵、葉輪泵、螺旋泵、膜片式泵。


      


      


      


     

    3.2泵的主要參數

      泵的主要性能參數有:流量、揚程(壓頭)、功率及效率。

    ?  流量

      流量也稱送液能力,指單位時間內從泵內排出的液體體積,用qv表示,單位m3/s。泵的流量與泵的結構、尺寸(葉輪的直徑及葉片的寬度等)和轉速有關。在操作時,泵的實際所能輸送的液體量還與管路阻力及需壓力有關。泵銘牌上的流量是泵在最高效率下的流量,稱為設計流量或額定流量。

    ?  揚程

      揚程也稱壓頭,指泵對單位重量(1N)流體所做的功,即1N流體通過泵時所獲得的能量,用H表示,單位m。泵的揚程與泵的結構、尺寸、轉速和流量有關。通常,流量越大,揚程越小,兩者的關系由實驗測定。泵銘牌上的揚程是泵在額定流量下的揚程。

    ?  功率

      泵從原動機中所獲得的能量稱為泵的軸功率,用P表示,單位W,由實驗測定,是選取電動機的依據。泵銘牌上的軸功率是泵在最高效率下的軸功率。

    ?  效率

      泵效率的高低既與泵的類型、尺寸及加工精度有關,也與流體的性質有關,還與泵的流量有關。一般地,小型泵的效率為50%~70%,大型泵的效率要高些,有的可達90%,泵銘牌上列出的效率是一定轉速下的最高效率。

    3.3泵的特性曲線



     

      泵的揚程、功率及效率等主要性能均與流量有關。為了更好地了解和利用泵的性能,常把它們與流量之間的關系用圖表示出來,這是泵的特性曲線。

       如圖所示為IS100-80-125型離心泵特性曲線,不同型號的泵的特性曲線各不相同,但其呈現出的各性能間的關系卻是相似的。

      1H-qv曲線揚程隨流量的增加而減少。少數泵在流量很少時會有例外。

      2P-qv曲線軸功率隨流量的增加而增加,也就是說當泵處在零流量時消耗的功率最小。

      3n-qv曲線泵在流量為零時,效率為零,隨著流量的增加,效率也增加,當流量增加到某一數值后,再增加,效率反而下降。

    3.4泵的選用

    ?    泵的類型的選擇,在了解不同類型泵特點的基礎上,選用合適種類的泵;

    ?    泵的材料與流體工質應相容;

      根據液冷系統要求的泵的壓頸和流量,利用選用類型泵的特性曲線,選用泵的型號,所選用泵的型號的設計點的壓頭與流量盡量和系統要求的壓頭與流量重合。因為在泵的設計點上,泵的效率最高。顯然在泵的設計點或設計點兩側的高效區(效率不低于最高效率92%的區域)上,選擇的泵滿足系統設計的要求最為經濟;

    ?    泵的尺寸、重量、外廓形狀滿足界面應滿足系統要求;

    ?    注意真空泵的氣蝕。

    3.5 液冷系統典型可選用的泵

     (插入泵表)

      同時美國微泵公司亦有可選用的泵。

    www.micropump.com

    4.   換熱器

      換熱器是熱管理系統不可或缺的部件,無論是從高溫熱源到熱沉的散熱過程,還是從熱沉到高熱源的制冷過程,換熱器可以實現它們之間的能量轉移。完成換熱器產品的設計和制造,保證其功能的正常發揮,應按下表的內容提出相應的技術要求。


    換熱器設計技術要求

    設計技術參數

    備注

    項目

    熱邊

    冷邊


    工質




    設計壓力MPa



    換熱器最高工作壓力

    進口溫度℃



    設計點

    進口壓力℃



    設計點

    流量Kg/min



    設計點

    設計技術要求


    壓降MPa




    出口溫度℃




    熱負荷KW




    氣密試驗壓力MPa




    總體尺寸




    重量




    設計界面要求


    出口型式及尺寸




    出口型式及尺寸




    換熱器安裝




    設計環境要求


    振動




    沖擊




    三防




    高低溫





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