某相变储热装置的设计与实现

发布时间：2020-03-25 18:03

【摘要】：近年来,大规模集成电路技术取得飞速进展,军用电子产品的功能和性能在日益提升。在弹载雷达制导领域中,相控阵雷达逐步取代机械扫描雷达,不仅提升了导弹的战斗性能,也带来了制导系统控制电路的热耗激增,进而触发了电子产品温度控制领域的变革与创新。由于工作方式的限制,弹载平台既不能为其舱内设备提供足够的散热空间、环境冷却供风或液冷散热等途径,又有严格的体积限制和重量指标,散热环境的缺失致使弹载电子设备对散热和热防护的需求日益凸显。另一方面,飞行速度的提升加剧了气动加热的过程,弹体与大气摩擦而产生的热量传导至弹体内部,使舱内电子设备的环境温度骤升,对电子元器件的正常工作造成威胁。制导类电子产品通常位于弹体前端,该部位受气动加热效应的影响最大。巨大的热耗与超高的环境温度以及散热环境的缺失使制导类电子产品在温度控制领域面临前所未有的挑战。为了满足某弹载制导电子产品的信号处理模块对温度控制需求,研究了利用相变过程进行温控的作用机理,开发一种新型的相变材料储热装置。通过对国内外相变材料的发展和应用情况的研究,论证相变材料储热装置的可行性。选取一种相变材料,其既能满足平台对产品稳定性、安全性、环境适应性等要求,又可满足制造性,成本、重量需求,还能实现对模块的温度敏感器件进行有效温控。研究相变储热装置的导热增强方式,选取泡沫紫铜作为导热增强材料与相变材料复合。根据产品的设计要求,确定相变材料的体积以及金属壳体的材料及结构。研究相变储热装置的实现过程和制作工艺,提出制造工艺性的优化方案。选用传统的金属储热装置材料H62黄铜、5A06铝合金与新型相变储热装置进行性能对比。通过仿真对金属储热装置的性能进行初步验证,通过理论计算,核算相变储热装置的储热能力。设计并制作模拟热源用于三种储热装置的性能试验,根据设计需求拟定测试点。通过温度试验,对三种储热装置的导热能力、储热能力等各项性能指标进行实物验证和对比分析,得出三种储热装置在测试区间的温度曲线,分析得出新型储热装置应用特点。研究结果表明,相变材料储热装置可以满足设计需求,并在储热能力和重量上有明显优势,并且导热性能可在改进制作工艺后得到进一步提升,此类相变储热装置具有广泛的应用空间和推广价值。
【图文】：

改变材料液相时的宏观流动性。相变 1 -1，此种纤维可制成有保温功能的服饰，板材能用于建筑物的节能温控领域[21]。在电温材料或隔热材料也多有应用。图 1-3 所示图 1 -1 相变材料微胶囊制成的织物纤维

图 1-3 相变材料的应用领域目前国内对相变材料的应用，多数还处于对材料本身的研发。主要应用于、储能行业。电子行业中由于民用产品使用环境条件较为优越，因此并未发用于民用电子。但是对于军用电子产品来说，由于其装载平台的特殊性以及的使用温度环境，使得相变材料应用在军用电子产品中的需求越来越明显和。张芳[4]等人利用石蜡的相变储热特性，制成了一种相变储热装置，用以实电子器件的过热保护，并通过模拟实验测试了这种相变温控装置的温控效过对比不同用量的相变材料与不同热流密度的情况下对控温性能的影响，得下结论：在热流密度不大于 3000W/m2 的情况下，，使用相变材料占体积比%的相变温控装置，可持续至少十五分钟内保证温度升高不到 40℃，试验变材料储热装置其温控性能显著。其实验以铝蜂窝为导热增强材料，以铝合相变温控装置的封装，以 56#石蜡为相变材料制成温控装置。实验数据证实变储热装置具有明显的温控作用。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB34;TJ760.3

【参考文献】

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2 吕倩;;复合相变装置导热系数测试方法[J];电子机械工程;2015年05期

3 潘艾刚;王俊彪;张贤杰;;含金属相变材料温控组件的研究[J];宇航学报;2014年11期

4 郑雪晓;;复合相变材料在电子设备短时瞬态温控中的应用[J];电子机械工程;2013年04期

5 周伟;张芳;王小群;;相变温控在电子设备上的应用研究进展[J];电子器件;2007年01期

6 樊耀峰,张兴祥;有机固-固相变材料的研究进展[J];材料导报;2003年07期

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本文编号：2600230