密封式电子设备散热装置设计分析范文

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【摘要】工业现代化背景下，电子设备在生产中应用范围日益广泛，但是长期运行后，电子设备散热效果不佳，影响设备性能有效发挥。为了隔绝环境的潮湿、沙尘等不良影响，延长设备使用寿命，设计一套高效的散热装置至关重要。本文从散热装置设计入手，并对散热装置进行仿真分析，结果证明散热装置性能较好，能够确保电子设备性能处于良好状态当中。

【关键词】密封式；电子设备；散热装置；设计

前言

电子设备散热情况与其性能密切相关，设备在运行状态下，过度载热，会缩短设备寿命及可靠性，违背了安全生产原则。传统机箱等设备中设置了风机、散热器，但是温度调节效果不尽如意。因此本文将设计一种空空热交换散热装置，在设备内部增加热交换模块，实现对温度的智能化控制，使得设备能够稳定运行。

1散热装置设计

1.1装置结构

本文设计的散热装置是由内芯、风机及加热模块等构成。对于装置整体结构来看，与机柜内部连接的机壳上有多个封口，将热交换器件安装在机壳当中，壳体背部上下分别设置了回风与出风两个出口。根据设备运行实际情况，可以通过加热器模块，适度提高机柜内部温度，也可以借助循环风机，协调内外温度，降温差控制在标准范围内，将柜内与柜外环境进行有效隔离[1]。针对加热模块设计目标来看，等外部环境温度下降到-40℃时，加热模块启动，10min后，机柜内升温，1h后机柜内平均温度≥5℃。

1.2换热器内芯

为了提高系统换热效果，要重视对换热器内芯的设计。在原有散热装置基础上，通过对板式空气热交换器的改装，形成相互交叉的热交换器，同时，采用硬质侧板进行密封处理，形成面积大、且传热效率高的风道。但在应用中，这种方式换热效率低。有的学者提出了一种新型换热器，主要是保留板翅式与板式两种换热器的优势，提高换热面，且能够保持设备较好的刚度，一次完成换热，在空空、空液等换热中应用效果较好。

1.3控制原理

将上述各环节整合到一起，本文设计的散热装置，具体的控制原理为：通过柜内温度传感器，实时检测出柜内的温度，如果与预期设置的温度值存在差别，加热器会自动加温到标准值，反之，会借助机壳后面的循环风机，完成设备内外热交换，使得温度下降，保持内外温度协调性。具体控制流程如下：柜内温度＜0℃，加热器模块启动；至5℃时，关闭内循环风机；＞15℃时，循环封闭启动，＞35℃时，外循环风机启动。如果温度＞55℃，系统会自动发出警报，维修人员要及时对散热设备进行检测。

2流体网络建模仿真

FNM作为一种抽象方法，在具体应用中，将冷却系统视为由元件、流道构成的网络，输入有关影响数据后，能够对系统内部冷却介质流动速率、温度变化等情况进行预测。一般而言，任何电子系统都能够进行抽象处理，形成具体的流动路径模型，其中涉及散热器、过滤器等各类元件。为了进一步了解元件的特性，可以通过公式进行量化计算，得出相应的流动速率等要素之间的关系，为后续工作顺利开展奠定坚实的基础。利用该方法，在很大程度上降低预测难度，且能够提高预测结果准确性，提高产品生产质量，尤其适用于气冷、液冷电子设备当中。对于文章的设计来看，我们要对户外通讯机柜内的PCB、板卡等与元件运行情况进行预测，在预测前将其安装到机柜当中。各个电路板的功率介于45~100W之间，机柜总热耗为340W。针对此构建网络模型。为了便于观察和预测，可以对元件进行定义。

根据仿真结果来看，当外界温度达到55℃时，各板卡、流量与压降分布情况也随之发生了变化，持续上升。功能为100W板卡，其输出温度为65℃，究其根本与流阻特点存在密切联系[2]。另外，机柜内部均温为63℃，内外温差介于7.5~8.1℃。可见，当外部环境温度过高，装置具有较好的换热能力，当触及到温度超标后，装置能够正确启动，传感器对设备内部温度进行实时监督和控制，当温度达到平衡值后，内外温差低于8℃，符合电子设备运行标准。外部温度低至40℃时，加热模块自身具有较强的制热能力，能够正常启动，当升温后，会在1h后自动停止，确保设备内部温度保持在5℃左右，不仅如此，还能够有效隔绝外部环境沙尘的污染，为电子设备稳定运行提供了极大的支持。

3结论

根据上文所述，互联网、信息时代下，电子设备逐渐成为人们生产、生活中常见物品，但是受到诸多因素的影响，常常出现电子设备过热运行情况，导致设备性能大打折扣，且缩短了设备的使用寿命。基于此，本文设计了一种换热装置，将设备内外相互隔绝，协调内外部之间的温差，为电子设备良好运行创建良好的工作环境，延长电子设备使用寿命，进而促进电子设备在实践中的综合效益得到充分发挥。

参考文献

[1]张平，唐良宝.密封式电子设备散热装置设计研究[J].计算机工程与科学，2010（02）：139~141+149.

[2]尹本浩，刘芬芬，王延.弹载电子设备相变热沉装置散热性能研究[J].电子机械工程，2015（06）：6~10.

作者：杨松林 单位：国家知识产权局专利局专利协作审查广东中心