Mit der schnellen Iteration und Leistung der Chip- und elektronischen Komponententechnologie hat sich die Leistung kritischer Komponenten erheblich erhöht. Im Allgemeinen hat eine Quelle von Leistungsgeräten mit ausreichender Wärmeableitungsleistung, wie etwa ein HF-Transistor und ein MMIC-Chip, eine viel kleinere Wärmeableitungsfläche als die Wärmeableitungsfläche des Wärmeableitungssubstrats. Diese Temperaturregelung zeigt die Eigenschaften einer hohen Wärmeflussdichte. Im Hinblick auf dieses Problem ist die Anwendung herkömmlicher Temperaturkontrollmethoden schwierig.
Der Kern des Problems der hohen Wärmedichte besteht darin, dass weiterhin Wärme auf kleinem Raum erzeugt wird. Die Wärmeabgaberate herkömmlicher Temperaturregelungsmethoden in kleinen Räumen ist viel geringer als die Heizrate der Wärmequelle. Der Wärmestau in kleinen Bereichen hat in kurzer Zeit zu einem starken Temperaturanstieg im Raum geführt. Die Durchschnittstechnologie ist eine Art kalorienverstreute Technologie, die auf der Grundlage der Entwicklung der Dampfkammer entwickelt wurde. Es kann einen Wärmefluss mit hoher Dichte schnell verteilen und die lokale Wärmedichte wirksam reduzieren. Der Aufbau und das Funktionsprinzip einer durchschnittlichen Thermoplatte sind in Abbildung 1 dargestellt. Ihr Design umfasst hauptsächlich Strukturschalen, ein Kapillarsystem und ein Arbeitsmedium.
Die Forschung zur durchschnittlichen Thermoplatte konzentriert sich hauptsächlich auf die mittlere Temperaturskala mit niedrigem gesättigten Luftdruck, wie z. B. Wasser, Aceton und Ethanol. Aufgrund der Begrenzung des Arbeitstemperaturbereichs, der Effizienz der Wärmeübertragung des Mediums, der Kompatibilität von Hülle und Medium und der Empfindlichkeit gegenüber nicht kondensiertem Gas ist der Einsatz dieser durchschnittlichen Wärmeplatten im Bereich der Temperaturregelung mit hoher Wärmeflussdichte eine Herausforderung.
In diesem Artikel wird eine Aluminiumkombination basierend auf dem Vakuumhohlraumprinzip verwendet, um eine Art temperaturbeständige Platte zu entwickeln, die auf die Weltraumumgebung angewendet werden kann und eine zuverlässige und effiziente passive Temperaturregelungslösung für das Temperaturregelungsproblem mit hoher Wärmeflussdichte bietet.
Forschung und Entwicklung von Hochspannungs- und Hochdruckanlagen
Die herkömmliche durchschnittliche Thermal Plate verwendet ein niedrig gesättigtes pneumatisches Medium. Der Rand eines Hohlraums stützt den inneren Hohlraum im Allgemeinen mit einer kleinen Anzahl von Stützpfeilern. Die Gesamtgröße der herkömmlichen durchschnittlichen Wärmeplatte (im Allgemeinen nicht größer als 100 mm × 100 mm) und der interne Mediumströmungsweg sind kurz. Es handelt sich in erster Linie um einen Sinterhaarkern als Saugflüssigkeitskern. Im Vergleich zu Niederdruckmedien ist der Sättigungsdruck von Ammoniak viel höher. Bei 60 °C beträgt der Sättigungsdruck von Ammoniak mehr als das 130-fache des Wassersättigungsdrucks. Daher muss das Design der durchschnittlichen Temperatur des Plans einen guten Druck aufweisen. Unter Berücksichtigung der Modellanwendung beträgt die in diesem Artikel entwickelte durchschnittliche Temperaturplatte 200 mm × 200 mm.
Basierend auf der Workbench-Plattform verwendet dieser Artikel die Finite-Elemente-Analysetechnologie, um Modelle verschiedener Strukturen und Parameter zu simulieren. Die Analyse verwendet ein nichtstrukturelles diskretes Gittermodell mit guter Anpassungsfähigkeit. Die Mehrpunkt-Stützstruktur ist insgesamt und das maximale variable Volumen nach Druckkontrolle innerhalb von 0,1 mm. Die Simulation analysiert die Auswirkungen unterschiedlicher Stützpfeilerformen, -größen, Stützpfeilerverteilung und Schwächung von Schlitzspuren. Das Design zielt darauf ab, die Anzahl der Stützpfeiler, das Volumen des Stützpfostens sowie das Gesamtgewicht und die Gesamtdicke zu berücksichtigen und gleichzeitig Indikatoren wie strukturelle Festigkeit, Wärmediffusionsfähigkeit und Verformung zu erfüllen. Die Analyseergebnisse ergaben, dass die maximale Belastung der kreisförmigen Stützsäule im Vergleich zur quadratischen Stützsäule deutlich reduziert war. Die Größe der vierwöchigen Lünette hat einen größeren Einfluss auf die maximale Beanspruchung und die Dicke des Rahmens muss etwa das 1,5-fache des Durchmessers der Stützsäule betragen. Der Schlitz kann den lokalen Druck erhöhen und die Dicke des Substrats muss entsprechend der Form, Größe und Dichte des Schlitzes angepasst werden.
Während die durchschnittliche Wärmeplattenstruktur die Anforderungen an die mechanische Leistung erfüllt, muss sie auch die Anforderungen an die thermische Leistung erfüllen. Dieser Artikel analysiert die durchschnittliche Temperaturverteilung und den Wärmewiderstand der Thermal Plate auf der Grundlage der FLOEFD-Plattform und der empirischen Formel, wie in Abbildung 2 dargestellt. Gemäß der Analyse werden der Wärmewiderstand (R0) der Komponente, der Wärmewiderstand (R1) zwischen dem Element und der durchschnittlichen Thermal Plate , der thermische Wärmewiderstand der Hülle (R2) und die Innentemperatur der mittleren Thermal Plate und der Wärmewiderstand (R3) durch selbsterhitzende Elemente erzeugt, die sich im Prozess der thermischen Zwischenplatte auf den primären Wärmewiderstand verteilen . R0 und R1 sind der primäre Wärmewiderstand gegenüber der Temperatur erhöhter Komponenten. R2 und R3 sind der unmittelbare Wärmewiderstand, der die Durchschnittstemperatur der dazwischenliegenden Wärmeplatte beeinflusst.
2. Leistungstest der durchschnittlichen Hochdruck- Thermoplatte
Das Leistungstestsystem der durchschnittlichen Thermal Plate besteht hauptsächlich aus einem Wassertank mit konstanter Temperatur, einem Aluminium-Ammoniak-Thermorohr, Hochtemperatur-Heiztabletten, einem Hochleistungsnetzteil, Datensammlern usw. Die Größe der durchschnittlichen Thermal Plate beträgt 200 mm × 200 mm und die Druckfestigkeit ist besser als 5,6 mPa. Der durch Hochtemperatur-Heizbleche erzeugte Wärmestrom mit hoher Dichte hat sich durch die allgemeine Wärmeplatte ausgebreitet , die durch eine herkömmliche Dichte entwickelt wurde. Übertragen Sie es dann vom herkömmlichen Ammoniak des Aluminium-Thermorohrs auf die Kühlplatte. Dieser Prozess spiegelt die Verwendung passiver Temperaturkontrollmethoden wider, um das Problem der thermoskopischen Steuerung hoher Dichte zu lösen. Um ein Verbrennen und Zerstören von Heizelementen zu vermeiden, simulieren Hochtemperatur-Heizfolien Hochleistungsheizelemente und Kühlplatten simulieren die Raumwärme. Das Füllungsschnittstellenmaterial zwischen Hochtemperatur-Heiztabletten, durchschnittlichen Wärmeplatten , Aluminium-Ammoniak-Wärmerohren und Kühlschalen verringert den Kontaktwärmewiderstand. Die Spezifikationen für Aluminium-Ammoniak sind rechteckige 37,4 × 19,1 Doppelloch-Thermorohre. Die maximale Wärmeübertragungsleistung beträgt theoretisch 1100 W.
Die Wärmequelle wird während des Tests an der Ecke der durchschnittlichen am ungünstigsten . Wärmeplatte platziert. Theoretisch liegt die durchschnittliche Wärmeübertragungskapazität der Die Wärmequelle sollte eine bessere Durchschnittstemperatur haben, wenn sie sich in anderen Gebieten befindet. Die Verteilung der Messpunkte auf der Oberfläche des Prüflings ist in Abbildung 3 dargestellt. Auf der Ober- und Unterseite der durchschnittlichen Thermal Plate Thermal Plate- Prüfteile sind Temperaturmesspunkte angeordnet. Der Testprozess nutzt die Methode der schrittweisen Verbesserung der Heizleistung, um die Wärmediffusionsleistung der durchschnittlichen Testteile bei unterschiedlichen Wärmedichten zu testen. Die Heizleistung und der Oberflächentemperaturunterschied zwischen den verschiedenen Wärmedichten und der Oberflächen -Thermoplatte sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.
Mit zunehmender Heizleistung und Wärmedichte die Oberflächentemperatur, die Temperatur der Wärmequelle und die Oberflächentemperaturdifferenz der durchschnittlichen steigen Wenn die Wärmedichte 34,3 W/CM2 beträgt, beträgt die Heizleistung 107,7 W und der maximale Temperaturunterschied zwischen den thermischen Testteilen beträgt nur 0,25 °C. Wenn die Wärmeflussdichte 34,3 W/CM2 übersteigt, um die maximale Wärmedichte zu erreichen, die von der Testwärmequelle dieses Tests bereitgestellt wird, kann die durchschnittliche Wärmeplatte . Wärmeplatte insgesamt eine geeignete Durchschnittstemperatur aufrechterhalten. Der Temperaturunterschied überschreitet nicht 1 °C, was einen starken Wärmediffusionseffekt zeigt. Die extreme Wärmediffusionskapazität, die durch Tests mit Durchschnittstemperaturplatinen entwickelt wurde, ist durch die Heizkapazität der Heizquelle begrenzt und kann nicht gemessen werden. Angesichts der extremen Wärmedichte wichtiger Geräte und Komponenten von Satellitenmodellen sollte der Wärmedichtebereich dieses Tests in der Lage sein, den Wärmedichtebereich der meisten Satellitenmodelle und -funktionen abzudecken. Die maximale Toleranz-Wärmeflussdichte herkömmlicher Aluminium-Ammoniak-Thermorohre beträgt etwa 3 W/cm2, sodass die Entwicklung der durchschnittlichen Wärmeflusstoleranz der thermischen Platte gegenüber der Wirkung der dazwischenliegenden Wärmeplatte mehr als das 20-fache der Toleranz-Wärmeflussdichte herkömmlicher thermischer Rohre beträgt.
Während des Testprozesses gelangte die von Hochtemperatur-Heizblechen erzeugte hochdichte Wärmewärme durch die durchschnittliche Wärmeplatte und das Aluminium-Ammoniak-Wärmerohr zur Kühlplatte, wodurch das Problem der Verwendung passiver Temperaturregelungsmethoden zur Lösung des Problems der Temperaturregelung mit hoher Wärmedichte erkannt wurde.
Der thermische Reaktionstest wurde an der mittleren Thermoplatte durchgeführt , um die Reaktion der Wärmequelle und die Öffnungssituation jedes Messpunkts der mittleren Thermoplatte zu testen . Der Test wird im Testsystem durchgeführt, die Anordnung der Wärmequelle und Messstelle entspricht der des thermischen Dichtetests. Der Testprozess kann die Wärmequelle simulieren, indem er sie einschaltet, die Stromversorgung einschaltet und die Leistung der Wärmequelle kontinuierlich anpasst. Der Bereich der Wärmeflussdichte beträgt (0,5 ～ 45) W/CM2.
Die Oberflächentemperatur der durchschnittlichen Wärmeplatte und die Oberflächentemperatur des Heizblechs haben nahezu synchronisierte thermische Reaktionseffekte mit der Leistung der Wärmequelle. Die Reaktion der Temperatur der Wärmequelle des Thermostats auf die Oberflächentemperatur des Thermostats beträgt nicht mehr als 8 S. Das Innenmedium der Platine hat eine halsbrecherische Wärmeübertragungsgeschwindigkeit und weist daher eine hocheffiziente Wärmediffusionsfunktion auf.
Während des Wärmereaktionsprozesses wird der Oberflächentemperaturunterschied zwischen der durchschnittlichen Thermal Plate während des gesamten Tests innerhalb von 1 °C gehalten. Es ist ersichtlich, dass die entwickelte Zwischenwärmeplatte auch bei sich ändernden Bedingungen oder bei der vorübergehenden Wärmeübertragung immer noch eine geeignete Durchschnittstemperatur aufweist.
3. Vergleichende Leistung
Ich fasse die technischen Mustermaschinen und ähnlichen Produkte im In- und Ausland in Bezug auf Arbeitsqualität, Schalenmaterialien, Raumtauglichkeit und Durchschnittstemperatur zusammen. Die entwickelte durchschnittliche Thermal Plate -Engineering-Mustermaschine ist hinsichtlich der räumlichen Anwendbarkeit, der Dichte des Widerstandswärmeflusses, der Durchschnittstemperatur, der Volumenwärmeleitfähigkeit und des Temperatureinsatzbereichs deutlich besser als vergleichbare Produkte im In- und Ausland.
4. Fassen Sie zusammen
1) Die durch die Entwicklung der durchschnittlichen entwickelten Entwicklungsteile Wärmeplatte weisen eine starke Wärmediffusionsleistung auf. Bei einer Wärmedichte von 34,3 W/CM2 und einer Heizleistung von 107,7 W beträgt der durchschnittliche Temperaturunterschied zwischen den Testteilen der Temperaturplatine nur 0,25 °C.
2) Der Temperaturunterschied beträgt weniger als 0,7 °C, wenn die Wärmedichte auf 57,7 W/CM2 ansteigt.
3) Die Eigenschaften der Testteile reagieren fast synchron auf die Änderung der Wärmequellenleistung, was darauf hinweist, dass die Testteile eine ausgezeichnete thermische Reaktion aufweisen.
4) Die Entwicklung des Druckwiderstands ist das Ziel passiver Temperaturkontrollmethoden, um das Problem der hohen Wärmedichte zu lösen.
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