[信息与通信]北京热设计讲座_067_打印稿.ppt

电子设备热设计讲座 韩宁 中国电子学会教育部 2006年7月 北京 为什么要掌握热设计技术 因为： 体积缩小，功率增加，热流密度急剧上升 热设计是器件、设备和系统可靠性设计的一项主要内容 散热问题是制约设备小型化的关键问题 热分析的两个主要目的 预计各器件的工作温度，包括环境温度和热点温度 课程主要内容 电子设备热设计要求 电子设备热设计方法 冷却方法的选择及主要电子器件的热特性 电子设备的自然冷却设计 电子设备的强迫风冷设计 肋片式散热器设计 冷板、热电致冷及热管散热器设计 电子设备热性能评价及改进 计算机辅助热分析技术 课程具体章节 第一章 电子设备热设计要求 课程具体章节 第一章 电子设备热设计要求 1.1 热设计基本要求 1.1 热设计基本要求 热设计应满足设备可靠性的要求 热设计应满足设备预期工作的热环境的要求 热设计应满足对冷却系统的限制要求 1.2 热设计应考虑的问题 应对冷却方法进行权衡分析，使设备的寿命周期费用降至最低，而可用性最高 应考虑太阳辐射给电子设备带来的热问题，应有相应的防护措施 第二章 电子设备热设计方法 2.1 热设计的基本问题 2.1 热设计的基本问题 2.2 传热基本准则 第五章 电子设备的自然冷却设计 5.1 热安装技术 第六章 电子设备用肋片式散热器 6.1 概述 6.1 概述 工程中常用的肋片 ⑴ 等截面肋：矩形肋，圆形肋等（图2-1a、b） ⑵ 变截面肋：梯形肋，三角形肋等（图2-1c、d） 6.2 肋片散热器的传热性能 取如图所示的单个等截面矩形肋进行分析。 6.3 肋片散热器设计 6.4 肋片散热器在工程应用中的若干问题 第七章 电子设备强迫空气冷却设计 7.1 强迫空气冷却的热计算 第八章 电子设备用冷板设计 8.1 概述 8.1 概述 冷板——一种单流体（空气、水或其它冷却剂）的 热交换器。 气冷式冷板的功率密度：15.5×103 W/m2 液冷式冷板的功率密度：46.5×103 W/m2 8.2 冷板的结构类型及选用原则 8.3 冷板的换热计算 第九章 热电制冷器 9.1 概述 9.2 热电制冷的基本原理 9.3 制冷器冷端净吸热的基本方程 9.4 最大抽吸热设计方程 9.5 最大抽吸热制冷器设计方法 9.6 最佳性能系数设计方程 9.7 最佳性能系数 制冷器的设计 方法 9.8 多级制冷器的性能 9.9 热电制冷器的结构设计 第十章 热管散热器的设计 10.1 概述 10.2 热管的类型及其工作原理 10.3 普通热管的 传热性能 10.4 热管设计 第十一章 电子设备的热性能评价 11.1 热性能评价的目的与内容 第十二章 现有电子设备热性能的改进 12.1 确定热设计缺陷 第十三章 计算流体及传热分析 13.1 计算流体动力学概述 13.2 计算流体动力学的工作步骤 13.3 计算流体动力学的分支 13.4 流体与流动的基本特征 13.5 流体动力学控制方程 13.6 CFD的求解过程 13.7 CFD软件结构 13.8 常用的CFD商用软件 13.9 流场数值计算的主要方法 13.10 三维湍流模型 13.11 边界条件的应用 13.12 CFD应用实例 第十四章 热设计实例 11.4 热性能测量 热测量的内容 a 检查新设计的冷却系统是否达到预定的技术指标； b 对各种电子设备的机柜、集中发热元器件、整机系统的热性能参数进行测量，为热设计提供技术数据。 热测量的参数 a 电子设备中关键元器件、散热器及其它冷却装置的表面温度； b 电子设备机柜、系统内的温度分布； c 电子设备机柜内或风道处的空气流量和压力损失； d 液冷系统中，液体的流量和压力损失等。 12.2 热性能改进的制约条件 12.3 改进费用与寿命周期费用的权衡 12.4 热设计改进的示例 12.1 确定热设计缺陷 对热性能有缺陷的设备进行草测或较详细的热测量。通过测量来确定元器件的温度、热流通路的热阻和系统的热平衡情况，为热性能的改进提供数据。 应确定元器件的电功率损耗、额定功率和应力等级。可以从设备生产厂家得到这些数据，或根据GJB299来确定元器件的最高安全温度。 当实测的元器件温度超过最高安全温度时，则认为设备过热。应根据元器件的应力等级寿命与温度的关系等具体情况评价过热的程度。对于一般的设备，其温度比最高安全温度大20℃时，则认为过热；对于某些关键元器件，当其温度超过安全温度10℃，就应采取有效的冷却措施。 12