核级DCS机箱设备散热性能研究及影响因素分析

为研究核安全级DCS机箱的散热性能和影响因素,建立起某核级DCS机箱的有限元模型,进行热学仿真分析.研究结果表明,稳定阶段U1芯片的最高温度为90℃,与实际采集温度87.9℃基本一致,所建立的有限元模型有效可靠.机箱表面温度受内部安装功能模块的影响,功能模块热功耗越高,其表面温度越大.在同一功能模块位置,机箱顶部的表面温度高于底部的表面温度.机箱在自然对流状态下,空气以"下进上出"的方式流动,且机箱顶部的空气流速大于底部的空气流速.进一步地,通过改变取热方式、通风率、进风方式、风量等因素研究对机箱散热性能的影响,结果表明:通过芯片-导热垫-翅片式壳体-机箱的取热方式散热效果最优,相比于自然散热,关键器件的表面温度降低了55.4℃.通风率与机箱散热性能呈现出正相关的关系,当机箱的通风率逐步上升时,器件温度呈现出近似线性下降的关系.当风扇安装于机箱上方进行吸风时,关键器件温度为59.8℃.相比之下,当风扇安装于机箱下方送风时,关键器件温度为63℃,故风扇安装于机箱上方为较优的选择.机箱的散热性能受风扇送风量的影响,风扇风量越大,机箱的散热性能越好.