散热器高效散热技术及应用研究阚宏伟

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第三届中国创新挑战赛(海门)技术需求内容

第三届中国创新挑战赛（海门）技术需求内容技术创新需求调查表技术研发（关键、核心技术）产品研发（产品升级、新产品研发）□技术改造（设备、研发生产条件）技术配套（技术、产品等配套合作）技术转让技术入股联合开发委托研发委托团队、专家长期技术服务共建新研发、生产实体技术转移□研发费用加计扣除□知识产权□科技金融□检验检测□质量体系行业政策科技政策□招标采购□产品/服务市场占有率分析□市场前景分析□企业发展战略咨询□其他技术研发（关键、核心技术）产品研发（产品升级、新产品研发）□技术改造（设备、研发生产条件）技术配套（技术、产品等配套合作）技术转让技术入股联合开发委托研发委托团队、专家长期技术服务共建新研发、生产实体技术转移□研发费用加计扣除□知识产权□科技金融□检验检测□质量体系行业政策科技政策□招标采购□产品/服务市场占有率分析□市场前景分析□企业发展战略咨询□其他技术研发（关键、核心技术）产品研发（产品升级、新产品研发）□技术改造（设备、研发生产条件）技术配套（技术、产品等配套合作）技术转让技术入股联合开发委托研发委托团队、专家长期技术服务共建新研发、生产实体技术转移□研发费用加计扣除□知识产权□科技金融□检验检测□质量体系行业政策科技政策□招标采购□产品/服务市场占有率分析□市场前景分析□企业发展战略咨询□其他□技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）技术改造（设备、研发生产条件）□技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股联合开发□委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术创新需求调查表技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）□技术改造（设备、研发生产条件）□技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股□联合开发委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体□技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）□技术改造（设备、研发生产条件）技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股□联合开发委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体□技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）技术改造（设备、研发生产条件）□技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股联合开发□委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术创新需求调查表□技术研发（关键、核心技术）产品研发（产品升级、新产品研发）□技术改造（设备、研发生产条件）□技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股联合开发□委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）□技术改造（设备、研发生产条件）□技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股联合开发□委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）□技术改造（设备、研发生产条件）□技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股联合开发□委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体□技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）技术改造（设备、研发生产条件）□技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股联合开发□委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体□技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）□技术改造（设备、研发生产条件）技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股□联合开发委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体□技术研发（关键、核心技术）产品研发（产品升级、新产品研发）□技术改造（设备、研发生产条件）□技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股联合开发□委托研发委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术创新需求调查表□技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）□技术改造（设备、研发生产条件）技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股□联合开发委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）□技术改造（设备、研发生产条件）□技术转让□技术入股联合开发□委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）□技术改造（设备、研发生产条件）□技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股□联合开发委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体□技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）□技术改造（设备、研发生产条件）技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股□联合开发委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体□技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）□技术改造（设备、研发生产条件）技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股□联合开发委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体□技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）□技术改造（设备、研发生产条件）技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股□联合开发委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体□技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）技术改造（设备、研发生产条件）□技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股□联合开发委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体□技术研发（关键、核心技术）产品研发（产品升级、新产品研发）技术改造（设备、研发生产条件）□技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股联合开发□委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术创新需求调查表技术创新需求调查表技术创新需求调查表技术创新需求调查表技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）□2611技术改造（设备、研发生产条件）□技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股联合开发□委托研发委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术创新需求调查表技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）□2611技术改造（设备、研发生产条件）□技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股联合开发□委托研发委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术创新需求调查表技术创新需求调查表技术创新需求调查表技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）□技术改造（设备、研发生产条件）□技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股□联合开发委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术创新需求调查表技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）□技术改造（设备、研发生产条件）□技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股□联合开发委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）□技术改造（设备、研发生产条件）□技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股□联合开发委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术创新需求调查表技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）□技术改造（设备、研发生产条件）□技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股□联合开发委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术创新需求调查表技术创新需求调查表技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）□技术改造（设备、研发生产条件）□技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股联合开发□委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）技术改造（设备、研发生产条件）□技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股联合开发□委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）技术改造（设备、研发生产条件）□技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股联合开发□委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术创新需求调查表技术研发（关键、核心技术）□产品研发（产品升级、新产品研发）技术改造（设备、研发生产条件）□技术配套（技术、产品等配套合作）□技术转让□技术入股联合开发□委托研发□委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术创新需求调查表技术研发（关键、核心技术）产品研发（产品升级、新产品研发）技术改造（设备、研发生产条件）□技术配套（技术、产品等配套合作）技术转让□技术入股联合开发委托研发委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术研发（关键、核心技术）产品研发（产品升级、新产品研发）技术改造（设备、研发生产条件）技术配套（技术、产品等配套合作）技术转让□技术入股联合开发委托研发委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术研发（关键、核心技术）产品研发（产品升级、新产品研发）技术改造（设备、研发生产条件）技术配套（技术、产品等配套合作）技术转让□技术入股联合开发委托研发委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术研发（关键、核心技术）产品研发（产品升级、新产品研发）技术改造（设备、研发生产条件）技术配套（技术、产品等配套合作）技术转让□技术入股联合开发委托研发委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术研发（关键、核心技术）产品研发（产品升级、新产品研发）技术改造（设备、研发生产条件）技术配套（技术、产品等配套合作）技术转让□技术入股联合开发委托研发委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术研发（关键、核心技术）产品研发（产品升级、新产品研发）技术改造（设备、研发生产条件）技术配套（技术、产品等配套合作）技术转让□技术入股联合开发委托研发委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术研发（关键、核心技术）产品研发（产品升级、新产品研发）技术改造（设备、研发生产条件）□技术配套（技术、产品等配套合作）技术转让□技术入股联合开发委托研发委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体技术研发（关键、核心技术）产品研发（产品升级、新产品研发）技术改造（设备、研发生产条件）□技术配套（技术、产品等配套合作）技术转让□技术入股联合开发委托研发委托团队、专家长期技术服务□共建新研发、生产实体。

散热器高效散热关键技术及应用研究应用阚宏伟

散热器高效散热技术及应用研究摘要：随着电子技术发展，使得电子器件热流密度不断增长，这样势必对电子器有更高散热规定，因而有效地解决散热问题已成为电子设备必要解决核心技术。

针对当代电子设备所面临散热问题，就散热基本原理以及各种主流散热技术，涉及自然对流散、强制风冷散热、液体冷却、热管、微槽道冷却、集成热路、热电致冷等惯用电子设备散热技术及某些前沿研究现状、发展趋势及存在问题分别予以阐述。

核心词：热传递自然对流强制风冷热管散热热电制冷引言：据记录,55%电子设备失效是由温度过高引起。

可见，电子设备重要故障形式为过热损坏，因而对电子设备进行有效散热是提高产品可鼎性核心。

电子设备重要散热技术电子设备高效散热问题与传热学（涉及热传导、对流和热辐射）和流体力学（涉及质量、动量和能量守恒三大定律）等原理应用密切有关。

一：热传递重要有三种方式：传导：物质自身或当物质与物质接触时，能量传递就被称为热传导，这是最普遍一种热传递方式，山能量较低粒子和能量较高粒子直接接触碰撞来传递能量。

相对而言，热传导方式局限于固体和液体，山于气体分子构成并不是很紧密, 它们之间能量传递被称为热扩散。

热传导基本公式为“Q二KXAX AT/AL”。

其中Q代表为热量，也就是热传导所产生或传导热量；K为材料热传导系数，热传导系数类似比热，但是乂与比热有某些差别，热传导系数与比热成反比，热传导系数越高，其比热数值也就越低。

举例阐明，纯铜热传导系数为396.4,而其比热则为0. 39：公式中A代表传热面积（或是两物体接触面积）、AT代表两端温度差；AL则是两端距离。

因而，从公式咱们就可以发现，热量传递大小同热传导系数、热传热面积成正比，同距离成反比。

热传递系数越高、热传递面积越大，传播距离越短，那么热传导能量就越高，也就越容易带走热量。

对流：对流指是流体（气体或液体）与固体表面接触，导致流体从固体表面将热带走热传递方式。

详细应用到实际来看，热对流乂有两种不同状况，即：自然对流和强制对流。

新型高效采暖散热器产品技术交流会在沈阳召开

新型高效采暖散热器产品技术交流会
在沈阳召开
６月４日．由中国建筑金属结构协会采暖散热
逐步呈现出品牌化、专业化的新特点，为了顺应
形势的发展，实时召开了此次会议、勘察设计、房地产开发、装饰装修四个行业共同参与，联合组织。这种模式将采暖散热器产品从生产到应用各环节整合在一起，广泛交流，相互沟通，便于各行业、
实现企业管理科学化、生产经营规范化、供热发
设和企业文化建设。同时，也要求健坤企业积极落实国家相关政策，做好节能降耗工作，继续提升产品科技含量和附加值，促进发展方式的转变，
实现企业又好又快的科学发展。宋主任最后说：近几年我国的供热行业发展很快，而且发展的前景很好。但随着社会主义市场经济结构的调整和变化．供热市场供需格局发生根本的转变，这种
此次技术交流为国内外的焊接专家提供了面
对面交流的机会，也为国内企业了解国外钢结构行业发展状况打开了窗口，促进了中日在建筑钢结构焊接技术方面的合作和交流。
省勘察设计协会会长佟铁先生、辽宁省装饰协会

北航本科毕业设计论文

单位代码：学号：
10006 12051010 v231.1
分类号：
毕业设计 (论文 )
高空长航时无人机电机热控设计与分析
学专学指
院业生导
名名姓教
称称名师
航空科学与工程学院飞行器环境与生命保障工程韩雄飞申晓斌
2016 年 6 月
北京航空航天大学本科生毕业设计（论文）任务书
Key words: High altitude long-endurance UAV，High altitude atmosphere，Motor，Fin
radiator
北京航空航天大学毕业设计 (论文 )
第 III 页
目
录
1 绪论......................................................................................................................................... 1 1.1 课题背景........................................................................................................................1 1.2 热控技术简介及国内外发展现状................................................................................3 1.3 电机散热方法及国内外研究现状................................................................................3 1.4 论文构成以及研究内容................................................................................................5 2 电机数学模型的建立.............................................................................................................6 2.1 电机高空大气参数........................................................................................................6 2.2 电机模型的确立............................................................................................................7 2.3 电机对流散热量与辐射散热量的计算与分析............................................................8 2.4 用 Fluent 计算并验证对流换热计算公式................................................................. 10 3 电机肋片散热器设计与仿真验证.......................................................................................15 3.1 肋片散热器的设计......................................................................................................15 3.1.1 等截面矩形肋的热学分析.................................................................................15 3.1.2 肋片材料的选取.................................................................................................16 3.1.3 肋片散热器的设计计算.....................................................................................17 3.2 肋片散热器的散热能力的仿真验证..........................................................................19 3.2.1 Fluent 网格模型的建立...................................................................................... 19 3.2.2 Fluent 仿真计算及验证...................................................................................... 22 结论...........................................................................................................................................29 致谢...........................................................................................................................................31 参考文献...................................................................................................................................33 附录...........................................................................................................................................34

散热器低温供暖技术应用分析

８５ ℃，供回水温差不宜小于２Ｏ ℃。 ”
这一规定是根据有关研究结果确定。实际运行情况表明，合理降低建筑物内供暖系统的供回水温度，有利于提高
散热器供暖的舒适程度和供热系统节能。近些年，国内已
出现降低热媒温度的趋势。通过对室内采用散热器的集中供热系统经济性分析可知：当二级网设计参数取７５￣Ｃ／５０￣Ｃ时，由于供回水处于２５＇１２的较大温差，热媒流量减小，使得
供热系统二级网的年运行耗电费用最低。
但是，如果供水温度过低，将导致末端散热设备过大或无法满足散热设备对供水温度的内在要求。显然，合理的供水
温度应该是既能满足用户的用热需求又有最佳的经济性。
（２）可再生能源的利用。可再生能源：风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源一般都是低温能源，通过热泵技术可转化为可被供暖系统使用的热媒温度，散热器进行低温供暖有利于采用低位能作为热源，改变散热器供暖仅能使用较高温介质的能源状况。这对于可
４｜Ｄ ℃时，ＣＯＰ为值３．８５。
供暖的热媒参数，较大幅度降低散热器集中供暖系统热媒的设计参数，说明在技术提倡我国散热器低温供暖。欧洲有的国家开始采用６０ ℃以下低温热水供暖的研究示范，这也为我国推行散热器低温供暖起到了有益借鉴作用。
再生能源丰富的地区和南方供暖尤为重要。（３）降低运行耗能。散热器低温供暖除使用热泵技

散热器技术管理论文

散热器技术管理论文摘要铜铝(或钢铝)复合柱翼型散热器是内铜(或钢)外铝的新型散热器，其容水部件为铜(或钢)管，管外的散热部件为铝合金翼型管。

它充分发挥不同金属材料各自在搞腐蚀或易加工成形等方面的优点，能满足我国现代建筑对散热器的要求。

本文将对该型散热器的相关技术问题作一探讨，对产品的基本构造和技术特点作必要的分析，并对工程选用要点作必要的阐述，为这一产品的工程设计选用和产品开发提供一些参考。

关键词铜铝复合柱翼散热器1概述我国是一个幅员辽阔、人口众多的发展中国家，建设任务巨大，年需采暖散热器约为3.0亿片，具有世界上得天独厚的巨大市场。

几十年来，我国的散热器生产取得了很大的进展，改变了铸铁散热器一统天下的局面。

但是，由于我国发展过程中一些自身条件的局限性，虽然在采暖热媒方面推行了集中热水供暖，但热媒本身的水质、含氧量及失水（补水）量却难以有效地控制，热媒水的含氧量过高是导致钢制散热器腐蚀的主要因素，当然还有材料、加工、维护等方面的原因。

以薄钢板为原料制造的散热器腐蚀问题最为严重。

其后出现的铝合金散热器，虽有较强的搞氧腐蚀能力，但抗感性腐蚀能力差，适于Ph=5～8.5的供暖水质中使用。

但供暖水质多是取决于钢制锅炉的水质标准，Ph=10～12（换热器系统水的Ph=8.5）。

所以在前些年中铝制散热器的碱性腐蚀问题也严重地暴露出来，致使散热器市场又回到以铸铁为主的状况。

便是，时代是前进的，随着建筑标准和水平的提高，相应要求有适应配套的建筑设备，以及供热由福利制进入市场而成为商品，而计量和控制水平的提高领带于较精密的设备和仪表，这些都是目前生产的内腔粘砂过多的铸铁散热器难以适应的。

基于上述情况，铜铝（或钢铝）散热器应运而生，其基本构造形式，一是横管结构的铜管铝片对流散热器，有条形、箱形及无外罩的闭式折边三种形式；另一是竖式柱翼型结构，以铜管（或钢管）为容水部件、而以铝合金翼型管为散热部件组合而成的铜铝（或钢铝）复合柱翼型散热器。

一种发电机组用耐高温高效散热器[实用新型专利]

专利名称：一种发电机组用耐高温高效散热器专利类型：实用新型专利
发明人：郭巍
申请号：CN201520111573.1
申请日：20150216
公开号：CN204436566U
公开日：
20150701
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种发电机组用耐高温高效散热器，所述高效散热器包括：底座、导风罩、水箱总成、换热器芯体、芯体框，所述导风罩、水箱总成、换热器芯体依次设于所述底座上，所述底座上设有斜支架将导风罩固定；所述换热器芯体内由若干个翅片与若干个垂直穿插于翅片上的换热管垂直相交组成；所述若干换热管的两端分别固定在所述芯体框上；所述换热器芯体呈四边形结构，所述换热器芯体的四角处的设有加固结构。

通过上述方式，本实用新型能够延长散热器的使用寿命。

申请人：艾普尔换热器(苏州)有限公司
地址：215000 江苏省苏州市苏州工业园区3区青丘街156号
国籍：CN
代理机构：广州市红荔专利代理有限公司
代理人：张文
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将散热进行到底

将散热进行到底
佚名
【期刊名称】《家庭电脑世界》
【年(卷),期】2004(000)05S
【总页数】1页(P8)
【正文语种】中文
【中图分类】TP332
【相关文献】
1.某水泥厂主变压器散热计算分析及散热改造探讨某水泥厂主变压器散热计算分析及散热改造探讨 [J], 吴小勇
2.对接欧标走向世界散热器国家标准《供暖散热器散热量测定方法》、《复合型供暖散热器》在昌邑市宣贯 [J], 采暖散热器委员会
3.将降温进行到底——水冷散热器购买之必要说明 [J], hot
4.将散热进行到底——CPU风扇横向评测 [J], magnum
5.散热器国家标准《铸铁供暖散热器》、行业标准《钢管散热器》、《钢制板型散热器》、《铝制柱翼型散热器》在天津市宣贯 [J], 采暖散热器委员会
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电子器件的高效散热技术

电子器件的高效散热技术
负责人：魏进家
联系电话：029 -82664462 82668566
E-mail ：jjwei@
所在院校：西安交通大学化工学院
项目介绍：
随着微电子技术的发展，电子器件的热流密度越来高，散热已成为其技术发展的主要障碍之一。

本项目采用直接液体浸没的沸腾换热方式，开发了高效沸腾换热微结构面，可极大幅度提高散性能，在电子器件温低于其正常操作上限温度85o C 的条件下，散热热流密度可达150W/cm2以上。

沸腾强化换热技术往往在微重力条件下由于气泡难以脱离导致性能恶化而无法应用。

近期往在微重力条件的实验表明该技术即使在微重力条件下，依然能充分利用热毛细现象进行强化表明该技术即使在微重力条件下，依然能充分利用热毛细现象进行强化换热，显著提高性能。

因此该技术可应用于地面和空间的电子器件效散换热。

技术领先：该项目处于国内领先水平。

预期经济效益分析：
该技术可解决具有其它强化换热技术无可替代的优势，在极端条件如热流密度很高、重力效应消失等场合具有明显的散热效果，因而产生明显的经济效益。

利用废弃油井开发地热能

利用废弃油井开发地热能
阚长宾;亓发庆;于晓聪;魏宏伟
【期刊名称】《可再生能源》
【年(卷),期】2008(026)001
【摘要】地层深处蕴藏丰富的地热资源,对油田废弃油井稍加改造,变废为宝,可用于地热能的开发,将会获得巨大的社会经济效益和环境效益.文章从地热供暖这一系统工程着手,阐述了废弃井选择的基本原则;介绍了采液井井下及井口装置、调峰锅炉、换热器、注入井井下及井口装置、外输系统、控制中心和用户等7个方面的设计细节:分析了低温辐射供暖方式特点以及把废弃油井改造为地热井的可行性.【总页数】3页(P90-92)
【作者】阚长宾;亓发庆;于晓聪;魏宏伟
【作者单位】国家海洋局,第一海洋研究所,山东,青岛,266061;国家海洋局,第一海洋研究所,山东,青岛,266061;中国石油大学,山东,东营,257061;辽河油田浅海石油开发公司,辽宁,盘锦,124010
【正文语种】中文
【中图分类】TK521.33
【相关文献】
1.浅层地热能开发利用适宜性分区方法研究--以安徽省浅层地热能调查评价为例[J], 官煜;魏永霞;陈学锋;李志刚
2.荷兰海尔伦市废弃煤矿矿井水地热能开发利用工程实践 [J], 吴金焱
3.贵州省开阳县规划开发区浅层地热能开发利用前景分析 [J], 江峰;李强;吉勤克补子;王若帆;焦恒
4.废弃井地热能开发技术现状与发展建议 [J], 宋先知;许富强;宋国锋
5.为地热能开发利用贡献央企力量——访中石化绿源地热能(陕西)开发有限公司总经理刘斌 [J], 张永军
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散热器高效散热技术及应用研究摘要：随着电子技术的发展,使得电子器件的热流密度不断增加,这样势必对电子器有更高的散热要求,因此有效地解决散热问题已成为电子设备必须解决的关键技术。

针对现代电子设备所面临的散热问题,就散热基本原理以及各种主流散热技术，包括自然对流散、强制风冷散热、液体冷却、热管、微槽道冷却、集成热路、热电致冷等常用的电子设备散热技术及某些前沿的研究现状、发展趋势及存在问题分别予以阐述。

关键词：热传递自然对流强制风冷热管散热热电制冷引言：据统计,55%的电子设备失效是由温度过高引起的。

可见,电子设备的主要故障形式为过热损坏,因此对电子设备进行有效的散热是提高产品可靠性的关键。

电子设备的主要散热技术电子设备的高效散热问题与传热学(包括热传导、对流和热辐射)和流体力学(包括质量、动量和能量守恒三大定律)等原理的应用密切相关。

一：热传递主要有三种方式：传导:物质本身或当物质与物质接触时，能量的传递就被称为热传导，这是最普遍的一种热传递方式，由能量较低的粒子和能量较高的粒子直接接触碰撞来传递能量。

相对而言，热传导方式局限于固体和液体，因为气体的分子构成并不是很紧密，它们之间能量的传递被称为热扩散。

热传导的基本公式为“Q=K×A×ΔT/ΔL”。

其中Q代表为热量，也就是热传导所产生或传导的热量；K为材料的热传导系数，热传导系数类似比热，但是又与比热有一些差别，热传导系数与比热成反比，热传导系数越高，其比热的数值也就越低。

举例说明，纯铜的热传导系数为396.4，而其比热则为0.39；公式中A代表传热的面积(或是两物体的接触面积)、ΔT代表两端的温度差；ΔL则是两端的距离。

因此，从公式我们就可以发现，热量传递的大小同热传导系数、热传热面积成正比，同距离成反比。

热传递系数越高、热传递面积越大，传输的距离越短，那么热传导的能量就越高，也就越容易带走热量。

对流:对流指的是流体(气体或液体)与固体表面接触，造成流体从固体表面将热带走的热传递方式。

具体应用到实际来看，热对流又有两种不同的情况，即：自然对流和强制对流。

自然对流指的是流体运动，成因是温度差，温度高的流体密度较低，因此质量轻，相对就会向上运动。

相反地，温度低的流体，密度高，因此向下运动，这种热传递是因为流体受热之后，或者说存在温度差之后，产生了热传递的动力；强制对流则是流体受外在的强制驱动（如风扇带动的空气流动）,驱动力向什么地方，流体就向什么地方运动，因此这种热对流更有效率和可指向性。

热对流的公式为“Q=H×A×ΔT”。

公式中Q依旧代表热量，也就是热对流所带走的热量；H为热对流系数值，A则代表热对流的有效接触面积；ΔT代表固体表面与区域流体之间的温度差。

因此热对流传递中，热量传递的数量同热对流系数、有效接触面积和温度差成正比关系；热对流系数越高、有效接触面积越大、温度差越高，所能带走的热量也就越多。

辐射:热辐射是一种可以在没有任何介质的情况下，不需要接触，就能够发生热交换的传递方式，也就是说，热辐射其实就是以波的形式达到热交换的目的。

既然热辐射是通过波来进行传递的，那么势必就会有波长、有频率。

不通过介质传递就需要的物体的热吸收率来决定传递的效率了，这里就存在一个热辐射系数，其值介于0～1之间，是属于物体的表面特性，而刚体的热传导系数则是物体的材料特性。

一般的热辐射的热传导公式为“Q=E ×S×F×Δ(Ta－Tb)”。

公式中Q代表热辐射所交换的能力，E是物体表面的热辐射系数。

在实际中，当物质为金属且表面光洁的情况下，热辐射系数比较小，而把金属表面进行处理后（比如着色）其表面热辐射系数值就会提升。

塑料或非金属类的热辐射系数值大部分都比较高。

S是物体的表面积，F则是辐射热交换的角度和表面的函数关系，但这里这个函数比较难以解释。

Δ(Ta－Tb)则是表面a的温度同表面b之间的温度差。

因此热辐射系数、物体表面积的大小以及温度差之间都存在正比关系。

任何散热器也都会同时使用以上三种热传递方式，只是侧重有所不同。

以CPU散热为例，热由CPU工作不断地散发出来，通过与其核心紧密接触的散热片底座以传导的方式传递到散热片，然后，到达散热片的热量，再通过其他方式如风扇吹动将热量送走。

整个散热过程包括4个环节：第一是CPU，是热源产生者；第二是散热片，是热的传导体；第三是风扇，是增加热传导和指向热传导的媒介；第四就是空气，这是热交换的最终流向。

一般说来，依照从散热器带走热量的方式，可以将散热器分为主动式散热和被动式散热。

所谓的被动式散热，是指通过散热片将热源如CPU产生的热量自然散发到空气中，其散热的效果与散热片大小成正比，但因为是自然散发热量，效果当然大打折扣，常常用在那些对空间没有要求的设备中，或者用于为发热量不大的部件散热，如部分普及型主板在北桥上也采取被动式散热。

对于个人使用的PC机来说，绝大多数采取主动式散热方式，主动式散热就是通过风扇等散热设备强迫性地将散热片发出的热量带走，其特点是散热效率高，而且设备体积小二：电子设备的散热技术及发展趋势作一概述。

1．自然对流散热这是最经典、最方便的方法,是利用设备中各个元器件的空隙以及机壳的热传导、对流和辐射来达到散热目的。

这种方法适用对温度控制要求不高,器件发热的热流密度不大的低功耗电子器件和部件,以及密封或密集组装的器件不宜采用其他散热方法的情况下。

这种技术的优点是结构简单,成本低,安全可靠;没有噪声和震动。

缺点是热阻大,传热性能差。

2. 强制风冷散热这是依靠风扇(常见的有离心式、轴流式、螺旋桨式)等迫使器件周围空气流动,从而将器件散发出的热量带走而达到散热目的的方法。

资料表明:当器件发热密度大于0.155W/cm2时,用对流、辐射、传导等自然冷却方式就不能有地将热量带走,必须采用强迫风冷。

强制风冷散热主要是对流换热。

根据传热学原理,对流换过程满足牛顿冷却公式P=α△T,而散热器的散热效果用热阻RT表示,RT=△T/P。

比较两可得出RT=1/(αA)因此,提高散热效果的途径有:(1)增加散热器的散热面积A,可通过加大散热器尺寸或增加散热器肋片的数量来实现,但受到装置体积和质量的限制;(2)提高换热系数α,可采用大尺寸和高转速的风机提高空气流动速度,从而提高α,但这需要增加成本,使噪声增大,寿命下降;(3)通过合理的风道设计,在散热器前加入扰流片引入紊流,增加局部对流,可以加强换热,提高散热效果。

实验证明,合理的风道设计可使热阻降低10%～20%。

温升降低5℃～10℃。

几乎所有的台式或采用机柜安装的电子设备都采用强制风冷散热方式,这种空气强制对流冷却的换热量比自然对流和辐射的要大到10倍。

但由于需要增加风机或泵,使得成本增加,噪声变大,运行可靠性较低。

目前有许多科学家致力于改进强制风冷技术并取得了重大突破。

典型的有乔冶亚理工大学封装研究中心研制的主要为冷却单芯片和多芯片组件的微喷冷却技术,从许多微孔中喷出气体到被冷却表面,介质与表面换热系数因强烈扰动而保持在很高的水平,它的风冷能力超过10W/cm2。

另一种先进技术为射流冷却,采用这种技术的器件芯片热流密度可达100W/cm2。

射流冷却时流体沿芯片法向冲击传热表面,冲击处的速度和温度边界层很薄,因而具有很高的传热率来达到冷却的要求。

3.液体冷却强制冷却除了强制风冷外,还有强制液冷,它是对大热流密度芯片所采用的一种散热方式,包括直接冷却和间接冷却。

直接液体冷却又称浸入冷却,这指液体与电子器件直接接触,由冷却剂吸热并将热量带走,如把电子器件直接浸在氟化烃溶液中,利用它直接冷却。

KishioYoKouchi等人曾提出一种低冷直接浸入冷却方法,它可防止气泡聚集在组件顶端产生气泡层而影响产热效果,同时也相应提高组件的冷却效果。

直接液冷的实验效果可达800W/cm2[5]。

由于直接液体冷却存在热滞后引起的热激波现象以及系统维护不方便等原因,现已逐步被间接液体冷却所取代。

间接液体冷却即是指液体冷却剂不与电子元件直接接触,热量经中间媒介或系统从发热元件传递给液体,中间媒介是指液体冷板及辅助装置如液冷模块(LCM)、导热模块(TCM)、喷射液冷模块(CCM)、液冷基板(LCS)等,这种液体冷板起支撑和热交换的双重作用。

近年来,发展了一些新型液体冷却技术。

如液体射流冷却技术,采用自由表面射流和浸液射流两种形式,它的原理与空气射流冷却原理基本相同,但冷却效果更佳。

但这种冷却方式中冷却液只能喷射在滞止区,这限制了其应用。

为此,发展了喷淋冷却技术。

喷淋冷却液滴是直接作用到更大的区域,这样芯片的温度分布更趋一致,冷却效果更高,因此被认为是最有效率、最有前景的冷却方式之一。

国外已出现在电子设备中热流密度500W/cm2的芯片应用液体喷淋冷却技术的研究成果。

保持在极端环境下其温度小于75℃,采用的冷却液是FC-72[6]。

另一种液体冷却方式为相变冷却,指利用制冷发生相变时大量吸收热量的特性,在特定场合下对电子器件进行冷却。

它包括两种情况:容积沸腾(静止液体沸腾或池沸腾)和流动沸腾。

容积沸腾是利用去离子液体的相变冷却散热,传热性能比强制风冷提高10倍～50倍,流动沸腾是指流体在窄通道内的对流沸腾传热,热流密度可达100W/cm2。

4. 热管散热技术热管技术起源于20世纪60年代,由于它具有极高的导热性,优良的等温性,热流密度可变性,流动方向可逆性,恒温特性及环境的适应性等优点,可以满足电子电气设备对散热装置紧凑、可靠控制灵活、高散热效率等要求[7],因此,热管在电子设备散热技术领域获得了广泛的应用。

热管的工作原理为:液体工质在蒸发段被热流加热蒸发,其蒸气经过绝热段流向冷凝段。

在冷凝段蒸气被管外冷流体冷却放出潜热,凝结为液体;积聚在散热段吸液芯中的凝结液借助吸液芯的毛细力的作用,返回到加热段再吸热蒸发。

它的整个过程是在没有外部动力,没有机械运动零件,没有噪声的情况下完成的,设计简单有效,传热能力大,导热系数大。

使用时,其一端可以连接多个发热部件,另一端可连接散热器、机壳其他冷却器件,散热效果十分理想。

目前热管技术在电子设备热控制中代表性的应用首推电脑内芯片的散热冷却。

如由StaioY,Mo-chizukiM等人应用热管技术对笔记本电脑的CPU散热,并提出了两种方案:一是铰链式散热,即首先用一根热管传至显示屏与盒体的连接铰链块上,另一根热管将第一根热管传至铰链块上的热量传至显示屏背后的铝板,其散热功率可达到10W,另一种是强制对流散热,即将CPU的热量传至一块铝板上,铝板上装有扁平的微型热管,扁平热管将铝板的热量传递到带有很多薄肋片的铝板散热器上,在散热器前装一个微型风扇,将热量排除到环境中去,其散热功率达到12W。