某户外高频箱抗恶劣环境结构一体化热设计.pdf
《某户外高频箱抗恶劣环境结构一体化热设计.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《某户外高频箱抗恶劣环境结构一体化热设计.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、EnvironmentalTesting环境试验某户外高频箱抗恶劣环境结构一体化热设计陈彦,吴志辉,刘剑,邓环宇(北京无线电测量研究所,北京10 0 8 54)摘要:本文针对某户外高频箱进行了散热方案设计,根据使用环境要求及内部热量,采取了密闭箱体结构,并进行结构一体化热设计,将空空换热器理念融入到结构设计中,解决了户外恶劣环境下密闭箱体散热问题。最后采用仿真论证的方式进行优化分析,并验证各环境因素的影响,最终证明该方案有效可行。关键词:高频箱;一体化设计;热仿真中图分类号:TH16文献标识码:A文章编号:10 0 4-7 2 0 4(2 0 2 3)0 6-0 0 17-0 7The Int
2、egrated Thermal Design of Anti-Adverse Environment for An OutdoorChassisCHEN Yan,wU Zhi-hui,LIU Jian,Deng Huan-yu(Beijing Institute of Radio Measurement,Beijing 100854)Abstract:A heat dissipation scheme is designed for an outdoor high frequency box in this paper.According to the environment and the
3、internal heat,a closed box and structural integration thermaldesign is adopted.The concept of air-to-air heat exchanger is integrated into the structural design,which solves the heat dissipation problem of the closed box in harsh outdoor environment.Finally,an optimization analysis is carried out by
4、 means of simulation and demonstration,and the influenceof various environmental factors is verified,which finally proves that the scheme is effective andfeasible.Key words:high frequency box;integrated design;thermal simulation引言目前许多电子设备工作于恶劣环境下,受太阳热辐射和本身发热影响,电子设备的寿命和可靠性受到严重影响。因此,消除这两种影响因素、实现电子设备工作
5、环境的舒适性,至关重要。户外环境中,机箱常用来安放各种电子设备,箱内环境即是电子设备工作环境,受电子设备散热和外环境影响,包括环境温度、太阳辐射、风速、机箱周围物体(遮蔽、地表反射、建筑物和树木)、机箱设计(表面面积、外形、颜色等)、空气渗透以及盐雾、沙尘等,箱内环境一般面临散热、防尘、防沙和防盐雾等问题。根据箱体尺寸、使用温度要求以及电子设备可靠性要求等,需要对机箱采取合理的环控措施,保证电子设备的工作环境。1箱内组件高频箱内放置有频综组合、波导放大器及电源等多种组件,频综组合数量1个,为8 U风冷机箱,波导放大器一共9个,电源共计3个,全部放置于高频箱内,各组件热量如表1所示。如何合理放置
6、并选择合理的散2023年6 月/June 202317环境试验检/EnvironmentalTesting热方式,保证电子设备的工作环境条件,是本文的研究重点。2热设计要求根据GJB3760-99要求,高频箱内部环境温度不高于7 0。3散热设计高频箱内放置有频综组合、波导放大器及电源等多种组件:频综组合为8 U风冷机箱,通过强迫风冷实现内部插件散热;波导放大器一共9个,可通过自然对流或强迫对流方式实现散热;电源共计3个,可通过强迫对流或热传导散热方式实现散热。针对户外箱体散热,可根据外环境温度、太阳辐射、风速、机箱周围物体、盐雾以及沙尘等具体情况,结合实际结构以及使用环境温度要求,分别采取开式
7、循环散热和闭式循环散热两种方式。3.1开式循环散热开式循环散热即引人外环境空气,吸收箱内设备热量后再排出,实现散热循环,优缺点如下。1)优点:散热方式直接,外环境空气直接与箱内电子设备接触将热量带走,传热路径短、散热效果好。2)缺点:受外界环境影响大,风沙、潮湿、盐雾、霉菌等恶劣环境会加速设备的老化,导致箱内电子设备性能降低、失效甚至损坏,严重影响设备的使用寿命和可靠性。3.2闭式循环散热闭式循环散热即箱体为密闭结构,实现箱内与外环境的物理隔绝,避免外部恶劣环境对内部电子设备的影响。具体实施中可根据结构尺寸及内部热量大小,进行散热设计。对于户外密闭箱体,自然散热、空调和空空换热器等是工程上常用
8、的散热方式:1)对于自然散热方式,箱内总热量为2 47.8 W,高温50、太阳辐射环境,在不考虑内部电子设备热耗的情况下,箱内环境温度已将近7 0,不满足热设计要求,不宜采用。2)对于空调工作方式,高频箱存在俯仰工作模式,普通压缩机制冷空调无法满足该工作模式要求。3)对于空空换热器方式,高温环境下,空空换热器能够满足散热需求,但需要对额外增加的体积进行优化,以满足结构布局要求。3.3方案选择由以上分析可知,开式循环散热严重影响电子设备工作,不宜采用;闭式循环散热中空空换热器方式可以满足热设计要求,但需要进行结构布局优化设计。本文将针对高频箱结构,将空空换热器理念融人箱体结构设计中,实现高频箱结
9、构一体化热设计,在满足结构布局要求的同时,提升散热能力,改善内部电子设备工作环境。3.4方案实施根据高频箱结构,箱体一体化热设计可分箱体散热和内部组件散热两部分。3.4.1箱体散热1)箱外部分,在箱体左右两侧壁,布置散热风道及风机,风道内安装有散热翅片,构成空空换热器外循环;2)箱内部分,利用频综组合风机进行强迫对流,并表1热量汇总序号产品名称1LNA2电源13电源23频综组合3.1电源组件3.2激励源组件3.3基准频率组件3.4一本振组件3.5数字/模拟接收组件3.6射频模拟组件合计单个热量(W)数量(W)2.7922.4122.41021181.145.3120119.2119.216.2
10、121.4316.2116.2247.8总热量备注24.32045.32016.264.218环境技术/Environmental TechnologyETestingnvironmental环境试验在内壁安装散热翅片,充分增加散热面积和扰动,构成空空换热器内循环;3)箱体构成内外循环换热面,最终实现箱内热量向箱外的传递。3.4.2内部组件散热1)频综组合为风冷组合,自身带有风机,可实现内部组件散热,故将组合安装在箱内空间即可。该组合风机还起到箱体散热内循环风机的作用,在满足组合内部插件散热的同时,适当地选择大风量、大风压的风机,同时可将风机出风对着波导放大器或电源,实现散热效率的最大化。2)
11、根据电气需求,需要将波导放大器一端安装在箱体侧壁上,另一端为发热器件,故可将波导放大器放置于频综组合出风位置,利用强迫对流方式将热量快速地传递至箱内空间。3)电源可悬置于箱内空间或安装在箱体侧壁上,箱体侧壁为内外循环换热面。与对流换热方式相比,通过热传导将热量传递至箱体侧壁的方式更为直接有效,故本文选择将电源安装在箱体侧壁实现散热。综上,内部各组件热量传输路径如图1所示。4仿真论证4.1模型建立建立如图2 所示仿真模型。内部为频综组合、波导放大器及电源,频综组合内安装有3台风机,一方面对内部插件散热,另一方面风机出风直接与波导放大器接触,将其热量快速传递至箱内,同时还能增加内部扰动,加速热量向
12、箱壁的传递,增强热传递效果;高频箱左右两外侧壁为散热通道,可通过强迫风冷进行散热;其余四个外壁面通过自然对流进行散热。4.2边界条件1)环境温度50;2)频综组合风机为3台113FZW36-26GJ风机;3)两外侧壁为独立散热通道,风机为各2 台113FZW36-26CJ;其余外侧壁为自然散热,布置有散热翅片;内侧壁安装有散热翅片,无散热通道;4)高频箱壳体为铸铝,表面为沙漠迷彩色,太阳辐射吸收率取0.4;5)太阳辐射强度112 0 W/m,辐射方向为+Y。4.3结果分析本文将高频箱与空空换热器进行结构一体化热设计,即箱外为外循环,箱内为内循环,箱体为热交换面。接下来将详细论证分析外循环、内循
13、环及箱体各影响因素,并根据论证结果,选择最优散热方案。1)外循环方面,首先研究不同自然对流风速对箱内环境温度的影响程度,其次研究箱外不同风机数量对箱内环境温度的影响,以确定外循环方式;2)内循环方面,研究箱内有无额外扰流风机对箱内环境温度的影响,以确定内循环方式;3)箱体方面,研究太阳辐射对箱壁的加热效果及对箱内环境温度的影响,确定是否设置遮阳罩。4.3.1外循环1)自然对流频综组合热量强迫风冷高频箱内壁波导热传导放大器热量电源热传导热量图1热量传输路径示意图(a)高频箱内仿真模型(b)高频箱外仿真模型图2 仿真模型示意图高频箱外壁强迎区冷2023年6 月/June 202319环境试验拉/E
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 户外 高频 恶劣 环境 结构 一体化 设计
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。