GB/T 15428-1995
标准分类号
标准ICS号:电子学>>31.220电子电信设备用机电零部件
中标分类号:电子元器件与信息技术>>电子设备专用材料、零件、结构件>>L90电子技术专用材料
关联标准
出版信息
出版社:中国标准出版社
页数:平装16开, 页数:12, 字数:20千字
标准价格:10.0 元
相关单位信息
首发日期:1995-01-05
复审日期:2004-10-14
起草单位:东南大学机械系
归口单位:全国电工电子设备结构综合标准化技术委员会
发布部门:国家技术监督局
主管部门:国家标准化管理委员会
标准简介
本标准规定了电子设备使用的冷板的设计导则。本标准适用于电子设备中采用的各种铝及铝合金制造的冷板。 GB/T 15428-1995 电子设备用冷板设计导则 GB/T15428-1995 标准下载解压密码:www.bzxz.net
标准内容
中华人民共和国国家标准
电子设备用冷板设计导则
Cold plate deslgn guideline for electranic equipment1主题内容与适用范围
本标准规定了电子设备使用的冷板的设计导则。本标准适用于电子设备中采用的各种铝及铝合金制造的冷板。2引用标准
GB3190铝及铝合金加工产品的化学成分GB3880铝及铝合金板材
GB/T12993电子设备热性能评定
3术语
3-1冷板(coldplate)
指一种单流体(空气、水或其它冷却剂)紧漆型换热器。3.2气冷式冷板(aircoolingcoldplate)以空气为介质,使其与冷板的对流来带走电子设备耗热的冷板。GB/T 15428 -1995
3.3液冷式冷板(liquidcoolingcoldplate)以水或其它有机冷却剂如氟碳化合物)为介质,使其与冷板的对流来带走电子设备耗热的冷板。3.4储热冷板(heat storage cold plate)以冷却剂在相变(固态一液态)过程中吸取熔解热的方式来带走电子设备耗热的冷板。3.5热管冷板(heal pipe-cold plate)利用高效传热的热管与冷板组合成的装置,带走电子设备耗热的冷板。4设计的基本要求
4.1.冷板应根据电子元器件热源的分布(集中,均布、非均布)、热流密度、许用温度、冷板通道的许用压降和冷板的工作环境条件等综合因素进行设计。4.2冷板应进行换热计算和结构强度计算。4.3冷板通常包括封端,盖板、肋片和底板等部分,采用真空焊、盐浴焊或其它焊接方法做成。典型的冷板结构如图1所示。
国家技术监督局1995-01-05批准1995-08-01实施
GB/T15428—1995
图1典型的冷板结构
4.4制造冷板的材料(包括肋片、盖板和封端),应符合GB3880和GB3190的规定。4.5冷板通道中的冷却剂
a。气冷武冷板一般选用一个大气压下常温(25)时的空气为冷却剂。b液冷式冷板一般选用一个大气压下常温(25C)时的水为冷却剂。对某些有专门要求的冷板,可选用其它流体(如氟碳化合物FC)作为冷板的冷却剂。储热冷板选用饱和碳氢化合物(C.H2u12)作为相变材料。c.
生产厂家供应的冷却剂,应经有关部门检验合格,并提供详细的技术性能参数。4.6冷板应按GB/I12993中的规定进行热性能检测。4.7冷板的生产制造,应经过检验,合格产品方能投入使用(或试验)。5冷板的换热计算
5.1均温冷板
5.1.1气冷式或液冷式冷板的换热计算,按对流换热方程和能量平衡方程进行。5.1.1.1安装于冷板上的电子元器件所耗散的热量,通过导热、对流方式传与冷板,其对流换热厅程为:
Q.=h-A.N.*7a
式中:Q电学设备的耗热,W;
员—对流换热系数,W/m.K
A——参与对流的总换热面积,m\,A.对数平均温差,
%”冷板的总效率。
Ar——肋片的表面面积,m;
助片的效率。
5.1.1-2循环下冷板通道之中的冷却剂所吸收的热量为:Q. - qm - cp - (ta t))
式市:-Www.bzxZ.net
-冷却剂吸收的热量,W;
拎却剂的质量流其,kg/s;
冷却剂的定压比热,J/(kB·K)
一冷却剂的出口温度,℃,
fi—一冷却剂的进口温度,℃。GB/T15428—1995
(各种冷却剂的物性参数,见附录 A(补充件))5.1.2当冷板传递的热量与冷却剂吸收的热量相平衡时(公式(1)等于公式(2)),冷板表面的平均温度ta为
式中,NTU-传热单元数,
NTU=h-n·A/m·c,
.——冷板许用的表面温度(℃)。在不计电子元器件与冷板接触热阻的条件下,Ct.即为应挖制的电子元器件的壳温。
5.1.3冷板通道中冷却剂的压降△P应低于许用的压降[△P)。△P的计算式为:[(k +1 - 0) + 2(e -
(1 - - .) )
式中:G-
单位面积的质量流量,kg/s·m,重力加速度.m/s;
,P2一分别为冷却剂进,出口温度时,冷却剂的密度,kg/m冷却剂的平均密度,
Pm=(p1+p2)/2,kg/m;
冷板通道的横截面积与冷板横截面积之比(见附录B),DA/A3
A,-—冷板通道的横截面积,m;At—冷板的横截面积,m\
K。K。分别为冷却剂的进、出口损失系数(见附录C的C2,C3),一摩擦系数(见附录 C的 C1)。
5-1.4冷板对流换热系数与肋片的形状,结构形式、流量和冷却剂的物理性质有关,一般可按下式计算:
h - j.G.c,-Pr--
......
系数,与助片组成的各种通道和流体的蓄诺数(Re)有关(见附录C的C1);式中·
普郎特数(见附录 A)。
5.2非均温玲板的换热计算,可采用有限差分法或有限元法进行分析计算。(5)
5.3储热冷板的换热计算,主要是确定用于带走电子元器件耗热所需的相变材料的质量,一般的计算式为:
式中:m-
相变材料的质最,kr!
GB/T 15428--1995
P电子元器件耗散的热量,W,
--电子设备要求的温度控制周期,s;H——相变材料的熔解热J/kg。
6冷板的结构设计
6.1助片
6.1.1肋片的形状通常为直形、锯齿形和多孔形(见图 2)。也可接要求选择其它形状的肋片。6.1.2勘片选择的基本源则
a、根据冷板的工作环境条件,如温度、湿度、气压和污染程度等因素,选择助片的形状,助问距、肋高和助厚。
平直形
多孔形
图2肋片的形状
b。冷板的T作压力,般应低于 2 000 kN/m。对流换热系数大,选厚和高度低的肋片;对流换热系数小,选高而薄的肋片。冷板丧面与环境温差大的,选平直形助片:温差小的,选锯齿状肋片。d.
应选择经有关部门鉴定合格的注产厂供应的肋片,并提供设计箭要的技术参数。6.2拎板的封端形状,可根据结构要求,设计成尾形、精形、矩形或外凸矩形(见图3)。燕昆形
燕尾擅形
外凸矩形
6.3冷板的盖板、底板、隔板(多层冷板用),一般设计成平直形,其厚度按强度要求设计.盖板和底板均可为电子元器件的热承载面。
GB/T15428—1995
6.4“侧的封端、盖板,肋片和底板,按结构设计的要求,焊接成冷板装置后,各表面应去焊液,毛刺并经除油处理,以保持表面平整、光洁,冷板的通道应保持顺畅,6.5冷板的通道应按要求进行密封性检验,在规定的工作压力下,不应有任何流体渗漏。6.6应采取有效的措施(如涂沫导热音、脂),以使电子元器件或部件与冷板表面之间的接触热阻减到最小。
7冷板的性能检验
7.1结构性能
盘。用目测法检查冷板的外观、形状。各表面应平整.流道应顺畅。h各结构尺寸,应符合设计图纸规定的要求,7.2热性能
应根据热负载的分布(均布或集中)形式,在施加热负载的条件下,测量冷板表面的温度分布情a.
在施加热负载的条件下,测量冷板通道进,出口处冷却剂的压力。b.
c.在施加热负毅的条件下,测量冷板通道中冷却剂的流量(或流速)。冷板表面温度的测量,通道中冷却剂的流基和压降的测量,按GB12993中相应章节的规定执d.
应对测量所得的数据进行处理、汇总,并写出冷板性能的评定报告。e
GB/T15428—1995
附录A
常用的冷板冷却剂物性参数
(补充件)
A1 气冷比冷板用冷却剂(空气)的物性见表Al。表A1
(kJ/kg·K)
导热系数
×1°W/mK
液冷式冷板常用冷却剂的物性(20℃)必表A2。沸点
化合物
储热冷板用冷却剂物性见表A3。名称
汽化潜热
动力粘度
Xlo°kg/m -g
导热系数
(kJ/kg-K)
导热系数
X102W/mk
柑对粘度
X10°m*/s
动力粘度
kg/m·s
100.15×10
55×10
kJ/kgk
汽化潜热
相容性
LiNO, * 3HO
注:“V\表示与多数材料相容。肋高!
平直形
锯齿形
多孔形
汽化潜热
GB/T 15428-1995
续表 A3
液1430
固917
液1000
附录B
导热系数
X10W/mk
部分国产冷板肋片结构参数
(补充件)
单位宽度通道
截面积S:
3.74×10-
5.40×10-5
5.27×10a
8.37×10-*
7.63×10-#
9. 09×105
3.74×103
5.40×103
4.87×10°*
5. 67×10~5
8. 37×10-
3. 74×10: s
5. 40×10-*
5.27×105
8.37×10-
7.63×103
9. 09×10 4
单位面积酒
道截面积S
kJ/kgK
当量直径
助面积与传热
积比A7A
相容性
单位面积肋
片重量
C1 j-Re、s-Rc 关系曲线图见 Cl,.
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附录C
冷板设计用各系数曲线图
(补充件)
1.—平直形,2--波纹形,3齿形
C2矩形助片通道的K,K,系数见图 C2。三角形助片通道的K。K。系数见图C3。10000
20000Re
GB/T15428—1995
K4LLL4A
Re= 2000
Re =a 000
-- Rc = 5 000
- Re= LD GDU
/Re= 0o
Re= cc
Re - 10 000
>Re=5000
Re=300
Re=2 DO0
附加说明:
GB/T 15428—1995
Be = 2 000
Re=8000
_Re = 6 000.
Re=10 000
FRe=o0
Re= 10 000
Re=5 00D
Re-2 (0
本标准由全国电工电子设备结构综合标准化技术委员会提出。本标准由东南大学机械系负资草。本标准起草人谢德仁、薛澄岐。
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