Distribution optimization of circulating water in air-cooled heat exchangers for a typical indirect dry cooling system on the basis of entransy dissipation

The flow and heat transfer of air-cooled heat exchangers play important roles in the performance of indirect dry cooling systems in power plants,so it is of benefit to the design and operation of a typical indirect dry cooling system to optimize the thermo-flow characteristics of air-cooled heat exchangers.The entransy dissipation method is applied to the performance optimization of air-cooled heat exchangers in this paper.Two irreversible heat transfer processes in air-cooled heat exchangers,the heat transfer between circulating water and cooling air and the mixing of circulating water,are taken into account and analyzed by means of the entransy dissipation method.The total entransy dissipation rate,which connects the geometrical parameters of air-cooled heat exchanger sectors and the heat capacity rates of the fluids to the heat flow rate in every sector,is obtained.Based on the mathematical relation and the conditional extremum method,an optimization equation group is derived,by which the air-cooled heat exchanger with known air-side parameters is optimized,showing that the entransy dissipation based optimization approach can contribute to the distribution optimization of circulating water in air-cooled heat exchangers of a typical indirect dry cooling system.

增材制造技术在散热器件研制中的应用与最新进展

5G技术的普及以及高性能算力系统的快速发展,导致电子器件的功率不断增加,因此对散热器件的性能提出更高要求。优化散热器件的结构是提高散热性能的重要途径之一。然而,传统制造工艺在处理复杂结构时存在一定的局限性,限制了对更高性能散热器件的探索。增材制造技术采用逐层累加的方式,可制备出具有复杂内部几何形状的结构,从而制造出更高性能的散热器件。本文对增材制造技术在散热器件领域的研究进展进行了综述。首先,介绍了增材制造技术的常用方法和基础材料;其次,综述了利用增材制造技术研发微流道散热器、热管/均热板、热沉以及其他散热器的最新进展;最后,归纳了散热结构的优化设计方法。本文着眼于利用增材制造技术制备具有优化结构的散热器件,为应对电子器件、航空航天、 5G通讯、移动设备、汽车、相控雷达、柔性穿戴等领域日益增长的散热需求提供了有益的参考。

一种深水大功率电源承压舱的研制

针对深水电磁发射大功率电源的特殊需求,设计了一种为电源、电子器件等设备提供安装空间的水密承压舱。对该承压舱的结构特点、密封形式和散热方式进行了研究。使用Pro/E软件建立了承压舱的三维模型,应用集成于Pro/E内的ANSYS Workbench软件对承压舱壳体强度、刚度和稳定性进行有限元分析,并对实物样机进行压力釜模拟外水压和全系统温升试验。结果表明:该承压舱能够承受的外水压不少于1000 m,电源模块最高温度稳定在90℃以内,结构、密封和散热设计合理可行,满足使用要求。本分析设计方法及验证结果为后续类似及更大水深耐压壳体的研制提供了参考。

均热板散热性能实验研究

均热板作为一种新型的高效散热技术,具有热导率高、均温性良好等优点,越来越多地应用于机载电子设备。文中介绍了均热板散热原理,针对均热板和相同尺寸电子设备模块壳体在不同工况下进行散热性能实验研究,对比测试了两者均温效果和散热效果。测试结果表明,均热板的均温效果优于同尺寸常规铝材模块壳体;功耗及热流密度越大,均热板散热优势越明显;采用不同散热方式,均热板内芯片与模块壳体内芯片的温差相同;多芯片时,总功耗越高芯片表面温度越高,芯片热流密度越集中,芯片表面温度越高。当达到散热极限时,应设计为多芯片,低热流密度的形式,均热板可以达到更好的散热效果。

承气汤及其类方功效探析

承气汤首见于《伤寒论》,主要用于治疗阳明腑实证,具有泄热通下之功效,后世医家在此基础上对承气汤有所发挥,形成了一系列承气汤类方,承气汤类方在承气汤基础上进行加减,在治法上有所拓展,可有效指导临床。张仲景创制了桃核承气汤、抵当汤、大陷胸汤、十枣汤、麻子仁丸等诸多承气汤类方,从单纯的通腑、泻热发展到活血、逐水,从而扩大了应用范围,后世对承气汤类方的发展基于张仲景而有所发扬光大。俞根初治伤寒独重阳明,创制了三仁承气汤、犀连承气汤、陷胸承气汤、解毒承气汤等,清代温病学家吴鞠通针对温热病邪易化燥伤阴,腑实之证多兼夹他病的特点,扩展了承气汤的治疗范围,在所著的《温病条辨》中焦篇中,出现了14个承气汤类方(含大承气汤、小承气汤、调胃承气汤)。本研究将承气汤类方大抵按治法分为5类,分别为:清热通腑法、扶正祛邪法、泄热逐饮法、活血散瘀法、解毒凉血法。承气汤及其类方的应用,遵循了"观其脉证,知犯何逆,随证治之"。以治法分类,可以指导临床中尽早确立正确的治疗方向,在此方向指引下,可以根据病证的具体情况灵活用药,辨证施治。

一种高效功放散热器的设计

针对某型功率固态功放分机功耗大、热流密度高和工作温度高的特点,对其热传递路径以及影响因素进行了分析,提出了一种内嵌VC均温板且热管贯穿肋片的高效散热器设计方案,并进行了仿真计算,论述了高效散热器制作的工艺流程并加工了产品样件。测试结果表明,与原方案相比,在单个功率管热功耗70 W,整机热功耗2 240 W的条件下,功率管温度最高下降了15.5℃,满足了使用要求,提高了产品的可靠性。

拉幅定形机的热量损失分析及改进措施

分析计算了拉幅定形机烘房和排气的热量损失,通过增加隔热板厚度,设置废气排湿检测,可有效降低热量损失,达到节能的目的。

基于6U VPX主板的铝基均热板散热性能实验研究

针对某6U VPX高性能主板发热器件众多、总热功耗大导致的散热难题,开展了铝基均热板散热盒的工程应用实验研究。测试结果表明:常温28℃环境中,自然散热工况下铝基均热板散热盒无法满足主板散热要求,风冷散热工况下,铝基均热板散热盒上最大温差为7.2℃,CPU和DSP芯片最大结温分别为45℃和50℃;高温60℃环境中,均热板上最大温差为6.7℃,CPU和DSP芯片最大结温分别为85℃和83℃,低于允许结温105℃。由此可知,铝基均热板散热盒散热性能显著,配合风冷工况可以满足标准6U VPX高性能大功耗主板的散热需求,是解决主板散热困难的有效手段。

公共建筑照明灯具散热特性及功热转换监测模型试验研究

针对照明灯具散热特性及散热量监测计算问题,根据试验测试需要建立了绝热方舱试验系统,研究了典型灯具在绝热方舱中的散热特性。典型照明灯具总散热量与电功率的比值为0.72~0.77,与灯具类型、额定功率相关性不大。根据试验数据和最小二乘法原理,建立了照明灯具的功热转换监测模型。在利用各类型、各额定功率灯具试验数据验证过程中,灯具总散热量功热转换监测模型的平均绝对百分比误差(MAPE)和平均绝对误差(MAE)分别不超过7.62%和3.52 W。

铝基均热板散热性能试验对比研究

铝基均热板作为一种新型高效散热设备,具有重量轻、体积小、均温性良好等优点,在嵌入式计算机领域具有很好的应用前景。文中基于嵌入式计算机中大量使用的国产处理器主板,开展了均热板散热盒、热管散热盒和铝合金散热盒在不同工况下的散热性能试验对比研究。测试结果表明,针对单国产处理器主板,热管散热盒的散热性能最好,铝基均热板的散热性能略差,但相对于铝合金散热盒,二者具有很大优势。

基于《金匮要略》“干血”治则分期论治放射性肺损伤

记载于《金匮要略》中的“干血”为“久瘀之血”,是由气血津液亏虚,气血不行,瘀血内生,血凝干结而形成。这一理论在《血证论》中得到继承并发扬,干血阻络则新血不生,唐容川基于此提出“祛瘀生新”治则。放射性肺损伤起于射线热毒,热邪耗气伤津,日久瘀血内生;加之肺络自身狭小易瘀,热邪煎灼血行不畅,瘀血阻络日久则化为干血,日久肺叶失荣。瘀血贯穿于放射性肺损伤发生发展的始终,初则瘀热,渐而瘀阻,末则干血,根据《金匮要略》“干血”治则所提出的“三期三法”理论,是将祛瘀生新灵活运用于疾病治疗的全过程,初期热盛瘀浅,治以清热解毒辅以凉血活血;中期热退瘀盛,治以养阴润肺辅以清化痰瘀;末期瘀久则干,治以祛瘀生新,辅以固本培元。从“干血”治则论治放射性肺损伤,是对传统经典理论的继承和创新,且临床具有良好疗效。

均热板的研究现状及应用前景

随着第五代移动通信技术(5G技术)的出现与快速发展,电子产品尤其是智能手机、平板电脑等产品,愈发朝着高性能、高集成和微型化的方向发展,导致其在极端狭小空间下产生超高热流密度。均热板作为一种高效的传热元件,具有低热阻值和均温性特点,被广泛应用在高热流密度设备的散热模块中。本文综述了国内外均热板的研究现状,介绍了均热板的优势、传热原理、结构,总结了均热板建模仿真模拟的现状,分析评估了制备工艺等对均热板性能的影响,并提出微纳尺度铜基吸液芯制备方法和均热板可靠性评估方法,在此基础上,展望了均热板的应用前景及发展趋势。

基于Ansys workbench的双馈发电机滑环室通风系统分析

针对双馈发电机在风电机组运行过程中多次出现的滑环故障问题,将计算流体力学(CFD)技术应用到双馈发电机滑环系统分析中。开展了双馈发电机滑环室风路分析,建立了滑环室进出风口与通风情况的关系,提出了使用ANSYS workbench进行滑环室风路流体分析的方法;在获得最佳风路的基础上,使用ANSYS CFX软件对其滑环散热效果进行了评价,并将出口风速、温度仿真分析结果与实际情况进行了对比。研究结果表明,出口风速仿真值与测试值间最大偏差别为4.1%,温度仿真值与测试值间最大偏差别为4.67%,离心风扇式滑环系统较轴流风扇式滑环系统相比在滑环室碳粉清除与滑环散热效果更好。

均热板散热器的传热特性实验研究

为了研究通信设备不同应用场景中散热器传热性能,设计了内嵌均热板散热器、复合芯均热板散热器和金属丝网吸热芯均热板散热器3种不同类型的散热器,针对不同风速、不同放置方向(重力因素)对3种均热板散热器的传热性能进行了实验研究。实验结果表明,在不考虑重力因素的情况下,复合芯均热板散热器具有较好的传热性能,而放置方向(重力因素)对复合芯均热板散热器和单一粉末烧结吸热芯均热板散热器的传热性能影响较大,在散热器设计选型时需要重点考虑均热板散热器的实际应用场景。

基于相变材料和均热板的复合散热技术研究

弹载、机载等平台的雷达干扰设备的工作环境及安装空间要求越来越苛刻,集成度越来越高,同时发射功率需求日益增大,导致设备的热流密度数倍增加,对设备的散热提出了更高的要求。文中采用单一铝实体、铝与相变材料、铝与相变均热板复合3种热沉,通过试验对比其散热效果。结果表明铝与相变均热板复合热沉在综合考虑散热和减重方面具有一定优势。

均温板传热性能实验研究

本实验研究了由铜柱作为支撑结构且50%铜柱套有烧结铜粉片作为吸液芯的均温板的传热性能。实验中采用铸铝板模拟电子发热元件,通过调整直流电源的电压,在1.6~21 W/cm^(2)范围内改变加热散热元件的热流密度,分别测试了相同散热面积的均温板与纯铜板的散热效果。研究结果表明,当加热功率达到170 W时,均温板蒸发面热源中心点处的温度接近356 K,而相同条件下散热面积相同的纯铜板的中心温度达386 K。通过与纯铜板传热性能对比分析表明,在相同加热条件下,均温板的热阻及均温性均优于同尺寸的纯铜板。

电动汽车用锂电池风冷液冷一体散热系统设计

随着重型电动汽车数量的不断增加,汽车的散热系统和电池的安全性需要更高的要求,在大功率、超负荷工况下需要尽快将汽车电池组的温度控制在合理范围内。根据锂电池的散热特性,设计带有暂存室的“双冷却室”的风冷液冷一体的散热系统,并通过ABAQUS进行仿真分析和实验验证,对比分析了新型和传统两种散热系统在不同环境温度下电池组放电时对电池最高温度和最大温差的影响。计算结果表明:在冷却液进口温度及其他条件相同的情况下,随着环境温度的增加,新型散热系统的最高温度和最大温差都比传统散热系统的低;随着环境温度的增加,电池组温度下降的幅度更大,温差更小。

超薄硅基VC的实验研究

电子器件小型化和集成化导致芯片热流密度升高,并使在受限空间内的散热变得具有挑战性。硅基蒸汽腔(Vapor chamber,VC)提供了一种简单、可靠且易于集成的散热方案。本文设计并制作了一款尺寸为7 mm×7 mm×0.6 mm的超薄硅基VC,搭建了实验系统,探究了三种工质(2100A、无水乙醇、去离子水)对硅基VC传热性能的影响。实验结果表明,以无水乙醇为工质的硅基VC热阻最低,相较于未充液的VC热阻降低了61.4%,以去离子水为工质的硅基VC在高热负荷下表现出最优的均温性能。

平板蒸汽腔与微热管阵列组合式传热装置

本文对一种平板式蒸汽腔(均温板)与微热管阵列组合式换热装置进行了传热特性的研究,并将其用下大功率LED的散热。这种组合式换热装置既具有均温板的超高临界热流密度与全向传热的特性,同时具备微热管阵列远距离热输运的优良特性,是解决诸多高热流及其它极端条件下的散热,尤其是被动散热问题的有效方式。

超薄均热板的研究现状及发展趋势

随着第五代移动通信技术(5G技术)的出现与快速发展,电子产品尤其是智能手机、平板电脑等产品,越发朝着高性能、高集成和微型化的方向发展。功耗成倍的增长将导致电子芯片在狭小空间内产生过高的热流密度和工作温度,进一步引发严峻的热失控难题。超薄均热板具有优异的导热性能,较大传热面积、较好的均温性能和高可靠性等优点,是解决电子设备散热问题的首要途径。为满足5G时代下现代微型化电子设备散热需求,均热板进一步超薄化是当前业界和学术界的研究热点。基于此,对超薄均热板传热原理进行概述,重点综述国内外超薄均热板结构设计研究现状,包括气液通道排布结构和吸液芯结构等,介绍目前超薄均热板封装制造工艺,并分析其实现极端超薄化中存在的问题,最后对其在高集成超轻薄电子设备等散热领域的研究趋势和发展前景进行了科学的展望。