第 4  页 本科毕业设计说明书

2 机箱换热原理

2。1 引言

项目设计中主要包括固体交界面的热传导、强迫对流传热、热管换热及普通的水冷板换 热知识。

2。1。1 热传导换热

热传导是指介质中由于存在温差梯度而产生的能量传输，其物理机理是原子和分子的随 机活动。导热的多少受傅里叶定律的限制。

热流密度的表达式：文献综述

q"  k dT

x dx

式中 k 为热导率, W / (mK)，它为材料的一个重要物性。 热流密度是一个向量，我们的模型为三维模型，则三维形势下通用的热传导方程为：

式中 为三维倒三角算子。

2。1。2 对流换热

流体自由流通过温度不同的表面时必定形成热边界层，即存在温度梯度的流体区域。

 对流换热原理图

借助图片可以很容易说明边界层中的状态与对流换热系数之间的关系。在离开前缘任意 距离 x 处,局部表面热流密度可以通过 y=0 处的流体应用傅里叶定律得到利用牛顿冷却定律与上式联立可得

对于一个实际的对流问题，这些系数除了依赖于很多诸如密度、黏度、热导率以及比热 容等流体性质外，还有表面的几何形状和流动状态有关[8]。

2。2 热管换热

平板热管换热是首先将一个内壁具有毛细结构的腔体抽为真空，然后充入工质，利用工 质从蒸发区吸热产生相变，移动到冷凝区放热，完成热量的传递。此过程将在腔体内周而复 始进行，如此循环便能带走模块产生的热量[9]。来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-

图 2。2 平板热管换热原理图

在课题中我们的热管设计尺寸横截面积为 3mm×5mm 的平板热管。并且模型忽略热管内 部工质的具体相变过程，重点关注发热模块在添加热管后，温度场的变化。

2。3 水冷板换热

水冷板是在固体板中铺设夜冷工质流道，通过在流道中通冷夜工质来降低板材的温度的 器材。在固定的板材中，流道几何尺寸的设计则直接影响到水冷板的制冷效率。在文中我们 在设计模型阶段前后设置了两种水冷板，进行比较