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【摘要】工業現代化背景下，電子設備在生產中應用范圍日益廣泛，但是長期運行后，電子設備散熱效果不佳，影響設備性能有效發揮。為了隔絕環境的潮濕、沙塵等不良影響，延長設備使用壽命，設計一套高效的散熱裝置至關重要。本文從散熱裝置設計入手，并對散熱裝置進行仿真分析，結果證明散熱裝置性能較好，能夠確保電子設備性能處于良好狀態當中。
前言
電子設備散熱情況與其性能密切相關，設備在運行狀態下，過度載熱，會縮短設備壽命及可靠性，違背了安全生產原則。傳統機箱等設備中設置了風機、散熱器，但是溫度調節效果不盡如意。因此本文將設計一種空空熱交換散熱裝置，在設備內部增加熱交換模塊，實現對溫度的智能化控制，使得設備能夠穩定運行。
1散熱裝置設計
1.1裝置結構
本文設計的散熱裝置是由內芯、風機及加熱模塊等構成。對于裝置整體結構來看，與機柜內部連接的機殼上有多個封口，將熱交換器件安裝在機殼當中，殼體背部上下分別設置了回風與出風兩個出口。根據設備運行實際情況，可以通過加熱器模塊，適度提高機柜內部溫度，也可以借助循環風機，協調內外溫度，降溫差控制在標準范圍內，將柜內與柜外環境進行有效隔離[1]。針對加熱模塊設計目標來看，等外部環境溫度下降到-40℃時，加熱模塊啟動，10min后，機柜內升溫，1h后機柜內平均溫度≥5℃。
1.2換熱器內芯
為了提高系統換熱效果，要重視對換熱器內芯的設計。在原有散熱裝置基礎上，通過對板式空氣熱交換器的改裝，形成相互交叉的熱交換器，同時，采用硬質側板進行密封處理，形成面積大、且傳熱效率高的風道。但在應用中，這種方式換熱效率低。有的學者提出了一種新型換熱器，主要是保留板翅式與板式兩種換熱器的優勢，提高換熱面，且能夠保持設備較好的剛度，一次完成換熱，在空空、空液等換熱中應用效果較好。
1.3控制原理
將上述各環節整合到一起，本文設計的散熱裝置，具體的控制原理為：通過柜內溫度傳感器，實時檢測出柜內的溫度，如果與預期設置的溫度值存在差別，加熱器會自動加溫到標準值，反之，會借助機殼后面的循環風機，完成設備內外熱交換，使得溫度下降，保持內外溫度協調性。具體控制流程如下：柜內溫度＜0℃，加熱器模塊啟動；至5℃時，關閉內循環風機；＞15℃時，循環封閉啟動，＞35℃時，外循環風機啟動。如果溫度＞55℃，系統會自動發出警報，維修人員要及時對散熱設備進行檢測。
2流體網絡建模仿真
FNM作為一種抽象方法，在具體應用中，將冷卻系統視為由元件、流道構成的網絡，輸入有關影響數據后，能夠對系統內部冷卻介質流動速率、溫度變化等情況進行預測。一般而言，任何電子系統都能夠進行抽象處理，形成具體的流動路徑模型，其中涉及散熱器、過濾器等各類元件。為了進一步了解元件的特性，可以通過公式進行量化計算，得出相應的流動速率等要素之間的關系，為后續工作順利開展奠定堅實的基礎。利用該方法，在很大程度上降低預測難度，且能夠提高預測結果準確性，提高產品生產質量，尤其適用于氣冷、液冷電子設備當中。對于文章的設計來看，我們要對戶外通訊機柜內的PCB、板卡等與元件運行情況進行預測，在預測前將其安裝到機柜當中。各個電路板的功率介于45~100W之間，機柜總熱耗為340W。針對此構建網絡模型。為了便于觀察和預測，可以對元件進行定義。
根據仿真結果來看，當外界溫度達到55℃時，各板卡、流量與壓降分布情況也隨之發生了變化，持續上升。功能為100W板卡，其輸出溫度為65℃，究其根本與流阻特點存在密切聯系[2]。另外，機柜內部均溫為63℃，內外溫差介于7.5~8.1℃。可見，當外部環境溫度過高，裝置具有較好的換熱能力，當觸及到溫度超標后，裝置能夠正確啟動，傳感器對設備內部溫度進行實時監督和控制，當溫度達到平衡值后，內外溫差低于8℃，符合電子設備運行標準。外部溫度低至40℃時，加熱模塊自身具有較強的制熱能力，能夠正常啟動，當升溫后，會在1h后自動停止，確保設備內部溫度保持在5℃左右，不僅如此，還能夠有效隔絕外部環境沙塵的污染，為電子設備穩定運行提供了極大的支持。
3結論
根據上文所述，互聯網、信息時代下，電子設備逐漸成為人們生產、生活中常見物品，但是受到諸多因素的影響，常常出現電子設備過熱運行情況，導致設備性能大打折扣，且縮短了設備的使用壽命。基于此，本文設計了一種換熱裝置，將設備內外相互隔絕，協調內外部之間的溫差，為電子設備良好運行創建良好的工作環境，延長電子設備使用壽命，進而促進電子設備在實踐中的綜合效益得到充分發揮。
參考文獻
[1]張平，唐良寶.密封式電子設備散熱裝置設計研究[J].計算機工程與科學，2010（02）：139~141+149.
[2]尹本浩，劉芬芬，王延.彈載電子設備相變熱沉裝置散熱性能研究[J].電子機械工程，2015（06）：6~10.
作者：楊松林 單位：國家知識產權局專利局專利協作審查廣東中心