为了能够满足有关性能指标要求,以及涉及所使用的材料与去离子水是否兼容的问题,对于冷却系统来说有一些技术问题需要进行研究探讨。
开始设计冷板时考虑采用铝板,通过机械的方式在其表面上加工成型环形的冷却通道,然后将真空钎焊的不锈钢管道埋入机械加工成型的通道中,管道中流动的冷却水给电子设备提供冷却。但是根据这个设计思路所建立的有限差分模型(finite difference modeling)却指出其所形成的热性能,不能够满足元器件的温度降低要求,由于进水口的温度和水流速度是恒定的,所以只有在冷板的设计方式上寻找突破口。
为了能够解决热性能问题所设想的第二种方式是采用不锈钢材料形成多孔结构形式,以求获得较高的总体热交换系数,这项技术目前应用在塑料铸模工艺中,在该应用场合要求进行快速的加热和冷却。但是要在冷板上实现这一设想,却面临着一些尚未解决的制造上和设计上的难题。
最后考虑采用将不锈钢管路系统安置到铸铝内,以此作为冷板设计的基础结构。这种方式能够提供所要求的热设计性能,不存在重大的制造缺陷。在铸模工艺的实施过程中,管路系统通过不锈钢带条固定就位,以确保管路有正确的取向,并使冷板的厚度处于最薄的状态。
2. 对硬盘驱动器和光盘驱动器的热设计考虑
在SAMS-Ⅱ设计中有些地方选用现成的商用级产品,而不是常规用于空间飞行硬件内的军用级元器件,这主要是基于降低开发成本的考虑。对于在市场上购置的具有满足使用要求性能和参数的商用硬件和光学元器件,一般适宜于采用对流冷却,因此在SAMS-Ⅱ设计中,对采用对流冷却的商用级驱动器进行了改进设计,使之适用于采用传导冷却,以满足热管理目标的要求。
在选定冷却设计方案的过程中,采用了预先热分析技术,通过对驱动板的红外扫描所揭示出的热点,要求予以特别的关注。然后采用模拟电路测试板,来确定在达到系统可靠性目标的前提下,可以接受的元器件最高温度要求,从而确定安装表面所允许达到的温度。安装表面的极限温度决定了对采用水冷却的冷板性能方面的要求。
在进行传导冷却设计的过程中,除了考虑电绝缘因素外,特别考虑采用具有良好导热能力的导热橡胶垫。这些导热橡胶垫很容易从市场上购得。在SAMS-Ⅱ中使用的这类导热橡胶材料来自美国明尼苏达州Minneapolis的Bergpuist Company公司、麻萨诸塞州Woburn的Chomerics公司和俄亥俄州Cleveland的Thermagon公司。 文 / 寒士
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