水冷散热设计

要 求 。液 冷 系 统 的 换 热 介 质 比 热 大 ，能快速达到散热目 的 。因此，在 结 构 尺 寸 允 许 的 情 况 下 ，液 冷 将 是 当 前 高 功
率组件的优选冷却方式。本文主要介绍运用FLOEFD软件 对 天 线 中 T/R组 件 和 电 源 组 件 进 行 水 冷 散 热 设 计 。 1 热设计模型
Water Cooling Design
LIU Weigang1， ZHAO Dongzhu1， HAN Chan2， LEI Xing1
(l.Shaanxi Huanghe Group Co., Ltd., Xi’an 710043, C hina^X i’an University of Architecture and Technology Huaqing College, X i’an 710043, China)
=0.6x l0^m3/s x ,(?=2(?1+(?2=3.36 l0^m7s,JD1=l 128
12
mm,Z)2= l 128
8 mm/)主管道=1128
18 mm〇
〜取1.4 m/s ，v取 1.3 m/s 〇
3 水冷仿真分析
单个冷板截面为双路S形 结 构 。冷板的双侧固定T/R
网址:www.jxgcs.com 电邮：hrbengineer@163.com 2017 年第 2 期 ■ 6 3
热设计软件对这些器件进行了水冷散热分析，分析结果满足了设计要求。这大大缩短了设计周期，降低了研制成本。
关 键 词 ：水冷散热；热设计;冷板
中图分类号:TN 82;TN 830.5
文 献 标 志 码 ：B
文 章 编 号 ：1 0 0 2 - 2 3 3 3 ( 2 0 1 7 ) 0 2 - 0 0 6 3 - 0 2
2 . 2 耗散功率
单 个 T/R组 件 的 热 功 率 为 ：6 0 + 1 7 % x8 3 % x2 5 % « 7 3 (W);总的T/R组件热功率为:尸=48x73 « 3500(W);电源 组件的总热功率约为700 W。
设 计 简 单 ，但 冷 却 能 力 弱 ，对于发热量大的器件难以达到 2 . 3 水冷计算
Abstract：According to the poor heat dissipation condition of T/R module and power in active phased array antenna, CAD software is used to establish thermal model, FLOEFD software is used in water -cooling thermal analysis of those components. The design requirement is realized. This has shortened the design cycle greatly and reduced enormously developing cost. Key Words：water cooling; thermal design; cold-plate
(1)
式中:P为总的耗散功率;CP为水的比热;p 为水的 密 度 ;At
为进出口的温度差，
设尸i ，仏 ，^ 分 别 为 T/R组件其中一块冷板上的散热功 2 率 、冷板中液体的体积流量和进出水口管径;设^ ，込 ，込 ，
分 别 为 电 源 组 件 冷 板 上 的 散 热 功 率 、冷 板 中 液 体 的 体 积 流 量 、进 出 水 口 管 径 、进 出 水 主 管 道 管 径 ；由流量公
组 件 自 身 的 温 度 急 剧 上 升 ，过 髙 的 温 度 会 影 响 组 件 的 工 作 性 能 和 使 用 寿 命 ，严 重 时 可 能 对 组 件 造 成 损 毁 ，因 此 ， 热设计在有源相控阵天线中是一个非常重要的问题。 目 前 常 用 的 散 热 冷 却 方 式 有 风 冷 和 液 冷 。风 冷 [1_3]的 优点是
三 块 冷 板 ，再通过出水口主管道流出。
主管道,
T/R组合冷板
2 散热设计 由于T/R组件的散热
电源组合冷板^
i
功 功
率 率
和 不
电 同
，源因组此件用的于散T热/R
T/R组合冷书
组件散热的冷板和用于
电源组件散热的冷板结
图 1 冷板水路系统结构
构 不 相 同 ，本文设计的 主要目的是通过仿真分
析确定进出水口管径，
〇 引言 在有源相控阵天线中安装有大量的密集度很高的组
W 48个 ，总 微 波 脉 冲 输 出 功 率 2880 ，效 率 为 1 7 % ，发射占 空 比 2 5 % ; T/R组 件 最 大 允 许 工 作 温 度 7 5 丈 ；环 境 温
件 ，由 于 效 率 低 ，组 件 工 作 会 产 生 大 量 的 热 损 耗 ，这将使 度 -40-+50
运 用 CAD软 件 建 立 散 热 分 析 的 三 维 模 型 ，该 散 热 模
型主要由三块水冷冷板、进 水 管 、出水管组成。其中有两
块冷板用于T/R组 件 散 热 ，一块冷板用于电源组件散热， 1 结构见图 。冷却水从进水口流人主管道分三路分别流人
流量公式为
(?v= P / (C P. p . A 〇 〇
冷 板水道截面尺寸，流 量 等 ，从而使散热器件表面温度不
超过许用值的情况下达到良好的一致性。
2 J 技术要求 单个T/R组件的微波脉冲输出功率60 W ，T/R组件共
式⑴可得：
f t ^ / CCp-p -A〇=1.75 kj/s^42 kj/(kg-c€)x l000
(2)
Q2=P2/(CP-p -At)=0.1 kJ/s^-[4.2 kJ/(kg-cC )-1000 kg/m3x3^]
机械工程师
MECHANICAL ENGINEER
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水冷散热设计
刘卫刚S 赵冬竹S 韩婵2， 雷星1
(1.陕 西 黄 河 集 团 有 限 公 司 ，西 安 710043;2.西 安 建 筑 科 技 大 学 华 清 学 院 ，西 安 710043)
摘 要 ：文中针对某有源相控阵天线中T/R组件和电源组件散热条件差的特点，采用CAD软件建立散热模型，运用FLOEFD