本發明專利技術提供一種模塊散熱結構，主要解決了現有模塊結構在散熱風道的基板上設置散熱肋片，導致散熱性能差，結構復雜的問題。該模塊散熱結構包括至少一組散熱基板組，散熱基板組包括平行設置兩片散熱基板，散熱基板組內的兩片散熱基板相互靠近面板均為平面，兩片散熱基板之間的距離為散熱基板厚度的0.8~3.5倍，以1~3倍為佳。本發明專利技術提供的模塊散熱結構由于去除了現有結構中的散熱肋片，克服了現有技術偏見，其不但簡化了結構，同時提高了散熱性能，還降低了加工成本，縮短了加工周期，尤其適用于提供較大靜壓的環控沖壓空氣冷卻系統。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種模塊散熱結構，屬于電子設備結構領域。
技術介紹
風冷機箱的內部流動大多為層流，根據傳熱學知識，層流狀態下的對流換熱系數主要取決于風道的當量直徑，也就是風道的尺寸。針對帶肋散熱形式的普遍結構(圖1、圖 10所示)聯立求解連續方程、動量方程和能量方程，采取譜元法及有限差分法可求解出整個流動區域的溫度場和流場(因流動的對稱性，故取流動橫截面的四分之一為計算區域；考慮理論計算的方便性，取等壁溫邊界條件)，計算得到整個流動區域的溫度場后沿流動換熱面積分求得平均努賽爾數Num (以4h*為當量直徑)與間距為2h*的無限大平板努賽爾數Nup (理論值為7. 54)之比，也就是換熱系數之比。其中定義l=l*/h*、a=a*/h*,取幾組參數組合計算結果如圖2所示，壓降比如圖3所示，以上可見a越大，也就是肋片高度h*越高，其換熱系數越低，雖然其散熱擴展面積較大，但綜合換熱效果不一定好。目前的散熱結構多為在散熱風道的基板上設置散熱肋片，雖然有著較大的擴展換熱面積，但根據流體力學知識以及上述分數，矩形截面流道的角區流動及換熱性能都很差。
技術實現思路
本專利技術提供一種模塊散熱結構，主要解決了現有模塊結構在散熱風道的基板上設置散熱肋片，導致散熱性能差，結構復雜的問題。本專利技術的具體技術解決方案如下該模塊散熱結構包括至少一組散熱基板組，散熱基板組包括平行設置兩片散熱基 板，散熱基板組內的兩片散熱基板相互靠近面板均為平面，兩片散熱基板之間的距離為散熱基板厚度的O. 8^3. 5倍，以f 3倍為佳。上述兩片散熱基板之間的距離為f 3臟，以2mm為佳。本專利技術的優點在于本專利技術提供的模塊散熱結構由于去除了現有結構中的散熱肋片，克服了現有技術偏見，其不但簡化了結構，同時提高了散熱性能，還降低了加工成本，縮短了加工周期，尤其適用于提供較大靜壓的環控沖壓空氣冷卻系統。附圖說明圖1為本專利技術帶肋散熱形式的結構分析圖2為本專利技術參數組合計算結果圖3為本專利技術壓降比圖4為實施例一整板溫度分布云圖5為實施例二整板溫度分布云圖6為實施例三整板溫度分布云圖7為實施例四整板溫度分布云圖8為實施例一、二結構示意圖9為實施例三、四結構示意圖10為本專利技術帶肋散熱形式的流動分析圖。具體實施方式以下為本專利技術所依據的理論已知Q=hXA，其中Q為器件的發熱量，h為散熱結構與冷卻空氣的對流換熱系數， A為有效換熱面積。分別記目前散熱結構和改進后結構的流換熱系數為h 和換熱面積為A gfj和A雖然A gfj〉Aj但h gfj〈h gtgj故需進7TT下一步計算及仿真方可得出Q @ 和Qga之間的關系。以下為具體理論計算過程如圖1所示 ，現有風冷機箱的內部流動絕大多數為層流，針對帶肋散熱形式的普遍結構聯立求解連續方程、動量方程和能量方程，采取譜元法及有限差分法可求解出整個流動區域的溫度場和流場。因流動的對稱性，故取流動橫截面的四分之一為計算區域；考慮理論計算的方便性，取等壁溫邊界條件。計算得到整個流動區域的溫度場后沿流動換熱面積分求得平均努賽爾數Num (以 4h*為當量直徑)與間距為2h*的無限大平板努賽爾數Nup (理論值為7. 54)之比，也就是換熱系數之比。其中定義l=l*/h*、a=a*/h*,取幾組參數組合計算結果如圖2所示，壓降比如圖3所示由圖可見，a越大，肋片高度h*越高，其換熱系數越低，雖然其散熱擴展面積較大， 但綜合換熱效果較差。以目前模塊之間的散熱結構參數，散熱肋片基板間距6.4mm，肋片高2. 2mm,寬 1mm，肋間距3mm為例可計算出換熱系數hm與不帶肋片模塊基板間距2mm結構換熱系數hp 之比約為O. 495，與不帶肋片模塊基板間距Imm結構換熱系數hp之比約為O. 2475。以下結合具體實例進行進一步說明以某型飛機上綜合處理電子設備其中的模塊為例，給定冷卻空氣入口溫度為5°C，流量為7kg/hr，模塊散熱結構的熱功耗為100W (兩側基板各50W)，基板面積為 233mmxl66mm，冷卻空氣沿著166mm的寬度方向流動。經核算其雷諾數Re ^ 1000，為層流。 在上述條件下對不同的散熱結構進行分析實施例一散熱肋片基板間距6. 4mm,肋片高2. 2mm,寬Imm,肋間距2mm,冷卻空氣在垂直紙面的方向流動，整板溫度分布云圖如圖4所示，結構如圖8所示，整板平均溫度為331. 2K (58. 2°C)，壓降為 9. 85Pa。實施例二散熱肋片基板間距6. 4mm,肋片高2. 2mm,寬Imm,肋間距3mm(目前模塊之間的散熱結構)，冷卻空氣在垂直紙面的方向流動，整板溫度分布云圖如圖5所示，結構如圖8所示， 整板平均溫度為332. 6K (59. 6°C)，壓降為6. OPa0實施例三去掉散熱肋片，調整基板間距為2mm，冷卻空氣在垂直紙面的方向流動，整板溫度分布云圖如圖6所示，結構如圖9所示，整板平均溫度為321. 6K (48. 6°C)，壓降為32Pa。實施例四去掉散熱肋片，調整基板間距為1mm，冷卻空氣在垂直紙面的方向流動，整板溫度分布云圖如圖7所示，結構如圖9所示，整板平均溫度為309. 6K(36. 6°C)，壓降為221Pa。由以上結果可看出改進后模塊之間的散熱結構基板的平均溫度低于目前模塊之間的散熱結構基板的平均溫度，而且最低溫度低很多，有利于在風道上游布置功耗較大的器件。因此在層流的范圍內，改進后模塊之間的散熱結構的散熱效果要好于目前模塊之間的散熱結構，但同時增加了流阻，因此可使用在提供較大靜壓的沖壓空氣冷卻系統。綜上所述，在層流范圍內，去掉散熱肋片并將基板距離靠近的散熱結構換熱效果要優于目前帶肋的散熱結構，但同時增加了流阻，因此可使用在提供較大靜壓的環控沖壓空氣冷卻系統，具體基板間的距離由設備的安裝尺寸、最大允許壓降及反復模擬綜合決定。權利要求1.一種模塊散熱結構，包括至少一組散熱基板組，散熱基板組包括平行設置兩片散熱基板，其特征在于所述散熱基板組內的兩片散熱基板相互靠近面板均為平面，兩片散熱基板之間的距離為散熱基板厚度的0. 8^3. 5倍。2.根據權利要求I所述的模塊散熱結構，其特征在于所述兩片散熱基板之間的距離為散熱基板厚度的廣3倍。3.根據權利要求2所述的模塊散熱結構，其特征在于所述兩片散熱基板之間的距離為I 3mm。4.根據權利要求3所述的模塊散熱結構，其特征在于所述兩片散熱基板之間的距離為 2mm。全文摘要本專利技術提供一種模塊散熱結構，主要解決了現有模塊結構在散熱風道的基板上設置散熱肋片，導致散熱性能差，結構復雜的問題。該模塊散熱結構包括至少一組散熱基板組，散熱基板組包括平行設置兩片散熱基板，散熱基板組內的兩片散熱基板相互靠近面板均為平面，兩片散熱基板之間的距離為散熱基板厚度的0.8~3.5倍，以1~3倍為佳。本專利技術提供的模塊散熱結構由于去除了現有結構中的散熱肋片，克服了現有技術偏見，其不但簡化了結構，同時提高了散熱性能，還降低了加工成本，縮短了加工周期，尤其適用于提供較大靜壓的環控沖壓空氣冷卻系統。文檔編號H05K7/20GK102984922SQ201210452138公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月12日 優先權日2012年11月12日專利技術者苗力, 楊龍, 劉世卿, 董偉, 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種模塊散熱結構，包括至少一組散熱基板組，散熱基板組包括平行設置兩片散熱基板，其特征在于：所述散熱基板組內的兩片散熱基板相互靠近面板均為平面，兩片散熱基板之間的距離為散熱基板厚度的0.8~3.5倍。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：苗力，楊龍，劉世卿，董偉，劉治虎，
申請(專利權)人：中國航空工業集團公司第六三一研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。