一文了解电子设备的蒸发冷却

2019-01-07 10:50

图62 蒸发锅在设计蒸发锅时，除了要考虑汽室的大小、沸腾水的循环通道以外，还要考虑与蒸发冷却电子管圆盘配合等结构问题。蒸发锅与电子管的安装形式如图7所示。图中（a）的发射管圆盘下部做成向上弯的圆弧形，在水强烈沸腾的情况下，水和蒸汽的混合很剧烈，因此它会在孔槽内以3～4m/s的流速向上冲击，很容易沿着圆弧将水涌入汽室内，造成汽道的堵塞；而图7（b）、图7（c）的电子管圆盘下部做成向下弯的圆弧，因此，强烈沸腾的水会在蒸发锅内沿着圆弧返回蒸发锅下部。其中图7-7（c）是一种装有导流筒的蒸发锅，适合于阳极为垂直肋状的发射管使用。这种导流筒有利于加快水的对流，即使蒸发锅内水位下降20～30mm，筒内的水由于虹吸作用而上涌，仍可得到良好的冷却效果。此外，导流筒把蒸发锅分为两层，内层水上升，外层水下降，形成了良好的对流通路。

图73 冷凝器蒸发冷却系统的冷凝器，一般采用水冷、风冷和自然冷却三种形式。4 控制保护设备控制保护设备，是指水位的控制和报警设备。四、蒸发冷却的应用1 单个功率元器件的浸渍蒸发冷却图8是单个功率器件的浸渍蒸发冷却示意图。元器件浸渍在沸点温度低于其工作温度的冷却液中，工作液体受热沸腾，蒸汽带走大量的汽化热，在浮升力的作用下，上升至冷凝器，释放热量，冷凝器的工作液体靠自身重力返回至容器。这种以温差循环冷却液的蒸发冷却不需要动力，并具有高热流密度的散热能力。

图82.高热流密度组件的浸渍蒸发冷却图9所示为高热流密度的多芯片组件（MCM）的浸渍蒸发冷却示意图。其工作液是碳氟化合物（如FC-45等）利用温差循环冷却。

图9图10为另外几种浸渍于介质液体的蒸发冷却形式。其中图（a）、（b）、（c）为局部充以工作液，并留有适当的空间来补偿工作液受热后引起的体积膨胀；而图（d）、（e）、（f）为工作液体全部充满空间的形式，工作液受热所引起的体积膨胀靠皱纹壁或膨胀箱来补偿。各种结构形式中，蒸汽的冷凝方式可用散热肋片（如图（a）、（e））或采用冷板进行强迫液冷（如图（b）、（d）所示，也可采用冷凝器。

图10蒸发冷却用的冷却液，见表7-4。在设计时应注意液体因温度变化而造成的体积膨胀。从表1中可以看到，大多数工作液体的体积膨胀系数为水的8倍。军用电子设备的工作温度为-55～60℃，所选用的蒸发冷却工作液（水除外）其体积变化将达到18%。表1

3 利用蒸发冷却，保持电子器件恒温图11所示为速调管振荡器利用蒸发冷却保持恒温的示意图。将速调管振荡器装于水槽内，靠谐振腔体来传递热量。腔体表面温度约为110℃，热流密度为9W/cm2，可保证工作液处于核沸腾状态。沸腾产生的蒸汽经管道至空气冷却的冷凝器，冷凝后的水又返回液槽。由于水的沸腾温度与其蒸汽压力有关，因此可以靠冷凝器中的膨胀室来保持压力的恒定。