[发明专利]一种使用发热棒制作大面积高热流密度等效热源的装置

说明书

一种使用发热棒制作大面积高热流密度等效热源的装置，通多导热性能良好的金属构件，设计实现聚合大功率发热装置的热量并累积供给固定热面，达到提供大面积高热流密度等效热源的目的。本发明包括等效热源基体的结构、用于装夹发热材料的盖板，包括力学和传热学设计，有效保证将传统热源热量传递至基体底面，在实验用途中可以良好的保证底面传输的热流密度及其均匀性。

技术领域

本发明涉及传热学领域，具体提出了一种使用发热棒制作大面积高热流密度等效热源的装置，具体功能是聚合常规市场发热棒的热功率，并将其传导至固定热面，满足特殊用途下，模拟其他大功率器件发热的热源情况。

背景技术

针对新兴大功率电子器件的散热设计是近年来电子设备发展的重要课题之一，由于大功率发热器件，如大功率晶体管、超高速计算机芯片等在进行实验散热设计时，原材料价格昂贵，且难以通过常规途径从市场购买，同时具有大面积高热流密度的热源装置在市场上也并不多见。因此如何模拟大面积高热流密度的实验条件成为开展有关设计的问题之一。

目前，市场现有的大功率发热装置通常为用于加热的发热棒，或发热贴片等，且受限于安全条件，其功率密度往往受到限制，目前市场上常规热棒最高功率一般不超过300W，且由于相关工业条件，这类热源的形状受限(棒状或片状)，不能很好的满足热设计实验需求。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种使用发热棒制作大面积高热流密度等效热源的装置。

本发明为了保证热量传输效率，采用了导热率较高的铁、铝、铜等金属材料，保证热量传输速率，同时保证整体结构稳定，不易过热损坏，同时可以使热量集中面的热流密度相对均匀。使用导热系数较低的材料制作盖板。

本发明所采用的设计方法是：根据传热原理，基体上使用金属盲孔包覆发热棒，使用盖板固定热源。本发明包括盖板(402)、基体(403)。

基体(403)采用导热率良好的金属材料制成。基体(403)的结构如图1所示。其中金属盲孔(101)是为了插入购买的发热棒(404)，以阵列方式排布在基体(403)中。盲孔深度应依据发热棒(404)设计，应略长于发热棒(404)；盲孔底面距热面(105)的距离应适中；盖板固定螺纹孔(102)是为了固定盖板(402)；基体固定孔(103)是为了将基体与其他实验装备(附图中未附入)固定连接的预留孔位；台阶体(104)是为了放置基体固定孔(103)及其他实验所用传感器的预留面，热面(105)是大面积高热流密度的热量释放面，也是用于散热设计的热源提供面。根据基尔霍夫定律，基体结构加工后，其除了热面(105)的其他外表面，均应做粗糙处理，以降低其黑度ε。在某些情况下，基体(403)温度可能过高，此时应当考虑在基体(403)四周缠绕或粘附隔热材料，如隔热胶带，或涂抹隔热胶、喷涂隔热漆等。基体(403)应当做防锈处理。

盖板(402)应当使用导热率较差的木材或橡胶等材料制成，在某些情况下基体温度可能过高，因此也可以使用强度较好的金属材料，但此时盖板(402)与基体(403)固定时应当进行热保护，如加入橡胶垫片等进行隔热。盖板(402)的结构如图2所示，其中通孔(201)的直径略小于基体(403)的金属盲孔(101)直径，这是为了将发热棒(404)固定在基体(403)的金属盲孔(101)中，保证其在发热工作时不发生大位移。盖板固定通孔(202)是为了将盖板(402)与基体(403)固定的通孔，二者通过固定螺钉(401)连接固定。根据基尔霍夫定律，盖板(402)的外表面均应做粗糙处理，以降低其黑度ε。

附图说明

图1是本发明基体结构示意图。

图2是本发明盖板结构示意图。

图3是本发明所使用的发热棒结构图。

图4是本发明整体装配示意图。

图5是本发明数值仿真实验结果云图。

图6是本发明数值仿真实验结果数据图。