典型微通道液冷冷板散热性能试验研究.pdf

Vol37 No.7
舰船电子工程
总第277期
160
Ship Electronic Enginccring
017年第7期
典型微通道液冷冷板散热性能试验硏究
刘新博
(中国电子科技集团公可第二十研究所西安710068)
摘要论文通过搭建微通道液冷冷板测试环境,分別测试了七种典型微通道液冷冷板的进、出口压差、流量和温度
以D5冷板为参考,分别对比常规通道,不同槽道高度、槽道筋厚及流道形式对微通道液冷冷板散热性能的影响。结合工程
应用比较了不同微通道冷板的综合性能,为微通道冷板设计提供参考。
关键词微通道;液冷;散热
中图分类号TN402DOI:10.39695.isn.1672-9730.2017.07.039
Experimental Study on Heat Transfer Performance of Typical
Microchannel Cooling Plate
LIU Xinbo
(20h Inslitudc, China Electronics Technology Group Corporation, Xi'an 710068
Abstract In this papcr, thc inlct and oullcl pressure diffcrcncc, Mlow ralc and lcmpcralure of 7 kinds of typical micro channel
liquid cold plale are tested by establishing a micro channel liquid cold plale lesl environmenl. The effects of the conventional chan
ncl, the channel height, the thickness of Ihc channel and thc channel form on the cooling pcrformance of Ihc micro channel cold
plate were compared with the D5 cold plate Combined with the cnginccring application, th comprehensive performance of different
microchannel cold plate is compared, which provides reference for the design of microchannel cold plate
Key Words microchannel, liquid cooling, dissipate heal
Class Number TN402
1引言
换热系数的工程意义是整体上衡量冷板对
热源的散热能力指标。换热系数越大表明微通道
随着电子元器件集成化程度越米越高,体积不冷板的散热性能越优越。h1的定义公式为
断缩小,热流密度急刷上升。解决大功率、高热
密度下电子设备的散热问题是结构设计中的关键
环节。应用微通道液冷冷板散热是一种比较理式中A。为热源和冷板接触面积,7。为热源表
想的方式が。本文通过搭建微通道液冷冷板測试面温度,T为进出口冷却液平均温度,为总换热
环境,以测试数据为依据对比了七种典型微通道液
冷冷板的换热性能,结合工程应用比较了不同微通
道冷板的综合性能
进出口压差△P可以衡量泵功耗。压损越大
消耗的泵功越大,对泵的要求也越高,并与经济成
2微通道液冷冷板性能测试指标
本相关。保证散热系统流量的前提下,进出口压差
微通道冷板通常以换热系数和进出口压差作越小越好。△P的定义公式为
为衡量冷板性能的主要指标中。搭建测试系统应
△P=P.-P
2)
准确测试与这两个指标相关的参数值
式中P。为进水口平均压力,P。为出水口平均压
收稿日期:2017年1月8日,修回日期:2017年2月26日
基金项目:“十五”XX共用信息系统装备预先研究(编号:31508XXX)资助
作声第僉扨新博,男,倾士研究生,程师,研究方向:电子设备结构设计。
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实际应用出发,设计了七种不同参数的冷板。冷板
3典型微通道液冷冷板
类型分別为常规冷板一种,不同槽道高度冷板
种,不同槽道筋厚冷板一种和不同流道形式冷板两
为了研究微通道液冷冷板的换热性能,从工程种。微通道冷板参数见表1,示意图如图1所示
表1微通道液冷冷板参数对照表
序号代号通道参数(mm)be=(0.5e=1
冷板特性
对比冷板
=5/=55b=261=10
常规通道
=5/=35b=26/1=10
微通道、单芯片、直道
1)3.5、1D2
D3.5
D=3.5L=35b=26L1=10
微通道、单片、直道
12
D=2L=35b=26LI=10
微通道、单芯片、直道
D=5L-=35b=26Ll=10e-0.5
微通道、单ど片、直道
UW 1
D=5/=35b=261=10
微通道、单ど片、て形弯道
)5、YW1
YWI
=5/=35b=26I=10
微通道、单芯片、Y形弯道
D-糟道高度be-单糟道宽度e-槽道筋厚LI-入口段长度b-槽道总宽度L-槽道长度
久、热触面
循环单元、数据采集单元和模拟设备单元三部分
微通道液冷冷板性能测试环境原理图如图3所刀
正面(去掉上盖板
底面
节
图1微通道液冷冷板参数示意图
微通道冷板
储水
本文主要研究微通道不同槽道高度、槽道筋厚
及流道形式对微通道液冷冷板性能的影响。以常
模拟设备单
储水槽
液冷循环单元
规微通道冷板D5为参考,与其他冷板进行对比分
境温度
力表
析。为了保证各种冷板对比分析数据的准确性,设
度测測试仪
流量
计冷板时,将冷板与热源的接触面积统一设置为
数据采集单元
10cm2。所有冷板的槽道宽度be设置为0.5mm,人
图3微通道液冷冷板性能测试环境原理图
口段长度Ll为10mm。各种冷板的外形尺寸一致
(1)液冷循环单元
并保证冷板的实际有效散热面积相同。微通道冷
液冷循环单元是由微流量水泵、节流阀、管线、
板的加工方法为以常规机加工艺加工槽道,再通过快插接头及储水槽等组成的一个开式液压回路。
貞空钎焊形成密闭液冷通道。冷板流道结构如液冷循环单元为系统提供流量可调的冷却液,通过
纲2所示。
调节节流阀开口大小实现系统流量的调节。。
(2)数据采集单元
数据采集单元主要采集系统流量、压力和温度
种数据。流量值通过串联在液冷循环单元中的
流量计读取;压力值分为进口压力和出口压力,通
过安装在模拟箱体两端的压力传感器采集,从压力
Angioid
数值显示器上读取;温度数值通过温度测试仪器采
EO. 5
UW 1
W 1
集,从温度测试仪器的电脑显示屏上读取
图2七种典型微通道冷板流道结构示意图(去掉上盖板)
(