一種水冷散熱器流阻測試裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及散熱技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水冷散熱器流阻測試裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]流阻是指流體在穩(wěn)定流動狀態(tài)下，冷卻介質(zhì)流經(jīng)散熱器的壓力損失，其值等于散熱器冷卻介質(zhì)在進(jìn)口流道上指定點的靜壓與散熱器冷卻介質(zhì)在出口流道上指定點的靜壓差，單位為帕(Pa)或者為千帕(kPa)。由于流場運動的復(fù)雜性，理論計算上難以用數(shù)學(xué)公式進(jìn)行推導(dǎo)計算，工程中的流動阻力問題通常采取實驗測試的辦法解決。
[0003]傳統(tǒng)的散熱器流阻測試設(shè)備一般采用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)的方式，通過調(diào)節(jié)閥門大小來控制冷卻介質(zhì)流量，再通過散熱器進(jìn)出水口的壓力表測量值，計算散熱器流阻大小。這樣的實驗裝置往往存在以下問題:I)冷卻介質(zhì)入口溫度不可調(diào)。通常流體的粘度系數(shù)會隨溫度的變化而改變，流動粘度直接影響到產(chǎn)品阻力大小，在不同溫度下，測試同一產(chǎn)品的流動阻力會有差異，從而對批次產(chǎn)品的一致性測試結(jié)果產(chǎn)生不必要的誤差;2)水箱內(nèi)液位高度不穩(wěn)定。隨著液位的降低，液體的流速降低，直接影響到進(jìn)水流體壓頭的大小，而壓力的變化對控制器信號采集也會產(chǎn)生干擾，同樣會影響到批次產(chǎn)品的一致性測量;3)可測數(shù)據(jù)點少。由于流速調(diào)整范圍窄，造成速度變化區(qū)間小，可測量的流阻范圍小。4)外部環(huán)境對測試結(jié)果影響大，測量精度低。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，申請?zhí)枮?01110101474.1的中國發(fā)明公開了一種新型的散熱器熱阻流阻測試設(shè)備，包括設(shè)備箱體和底座，設(shè)備箱體上包括晶閘管散熱器壓裝件、水循環(huán)系統(tǒng)、測試和采集設(shè)備，設(shè)備箱體中包括電源設(shè)備和蓄水池；晶閘管散熱器壓裝件設(shè)置在設(shè)備箱體上，晶閘管散熱器壓裝件的一端與設(shè)備箱體連接，另一端與測試和采集設(shè)備連接，測試和采集設(shè)備與所述蓄水池之間通過水循環(huán)系統(tǒng)連接，晶閘管散熱器壓裝件與測試和采集設(shè)備之間設(shè)有水循環(huán)系統(tǒng)。申請?zhí)枮?01320352620.2的中國實用新型公開了一種無閥壓電栗流阻測試裝置，包括水箱，水箱通過導(dǎo)液管與待測試的無閥壓電栗連接，導(dǎo)液管上設(shè)有單向閥，所述的水箱通過一隔板分隔為蓄水箱和工作水箱，所述隔板上設(shè)有入水孔;所述的工作水箱側(cè)壁設(shè)有出流孔，所述的出流孔通過單向閥與導(dǎo)液管連接;所述的工作水箱中設(shè)有控制入水孔啟閉的上水組件。以上現(xiàn)有技術(shù)，均不能采用水循環(huán)方式精準(zhǔn)穩(wěn)定地批量測試水冷散熱器流阻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種水冷散熱器流阻測試裝置及方法，其能采用水循環(huán)方式精準(zhǔn)穩(wěn)定地批量測試水冷散熱器流阻。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種水冷散熱器流阻測試裝置，包括動力系統(tǒng)，所述動力系統(tǒng)包括高位水箱、循環(huán)水池、管路和給水栗;所述管路包括給水管路、溢水管路、測試管路，所述給水管路、溢水管路、測試管路的兩端均分別連接高位水箱和循環(huán)水池;循環(huán)水池、給水管路、高位水箱、測試管路連接形成一個水循環(huán)回路，給水栗連接在循環(huán)水池和給水管路之間；水冷散熱器連接在測試管路上。
[0007]所述的水冷散熱器流阻測試裝置還包括流量控制系統(tǒng)，所述流量控制系統(tǒng)包括調(diào)節(jié)閥和管路部件;調(diào)節(jié)閥包括第一調(diào)節(jié)閥、第二調(diào)節(jié)閥、第三調(diào)節(jié)閥；管路部件包括第一數(shù)顯壓力表、第二數(shù)顯壓力表、第三數(shù)顯壓力表、第一流量計、第二流量計和安裝在高位水箱上的液位計;所述第三數(shù)顯壓力表、第三調(diào)節(jié)閥、第一流量計、第一調(diào)節(jié)閥、第一數(shù)顯壓力表依次安裝在高位水箱至水冷散熱器之間的測試管路上;所述第二數(shù)顯壓力表安裝在水冷散熱器至循環(huán)水池之間的測試管路上;所述第二流量計、第二調(diào)節(jié)閥安裝在高位水箱至給水栗之間的給水管路上。
[0008]所述的水冷散熱器流阻測試裝置還包括溫度控制系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)包括水溫控制信息系統(tǒng)、加熱裝置和散熱裝置，所述加熱裝置和散熱裝置均安裝在循環(huán)水池上。
[0009]所述的水冷散熱器流阻測試裝置還包括用于放置水冷散熱器的測試平臺。
[0010]高位水箱通過固定支撐座安裝在測試平臺上方，測試平臺高出地面0.7?0.8m，高位水箱底面與測試平臺上表面的高度差為13.5米。
[0011]管路外圍包裝有保溫材料;第一流量計、第一數(shù)顯壓力表和第二數(shù)顯壓力表的精度均控制在0.5級以上，流量調(diào)節(jié)范圍在3?20L/min;測試管路上的第三數(shù)顯壓力表、第三調(diào)節(jié)閥、第一流量計、第一調(diào)節(jié)閥、第一數(shù)顯壓力表和第二數(shù)顯壓力表安裝在同一軸心線上;水冷散熱器通過螺紋接頭連接在測試管路上，測試管路與水冷散熱器的連接處均采用軟管結(jié)構(gòu)密封連接，測試管路與水冷散熱器的連接處設(shè)置在測試平臺上;管路采用不銹鋼材料，測試管路下面設(shè)有固定支撐架;高位水箱上設(shè)溢水口，用于連接溢水管路;溢水口直徑大于給水管路管徑。
[0012]所述的水冷散熱器流阻測試裝置還包括電源控制柜、漏電保護(hù)裝置和設(shè)置在測試平臺旁的操作控制單元;所述操作控制單元包括顯示屏，顯示屏為觸摸屏;所述給水栗、第一調(diào)節(jié)閥、第二調(diào)節(jié)閥、第三調(diào)節(jié)閥、第一數(shù)顯壓力表、第二數(shù)顯壓力表、第三數(shù)顯壓力表、第一流量計、第二流量計、液位計、水溫控制信息系統(tǒng)、加熱裝置、散熱裝置、電源控制柜均連接操作控制單元。
[0013]—種水冷散熱器流阻測試方法，采用水循環(huán)系統(tǒng)來測試水冷散熱器流阻，設(shè)置一個由循環(huán)水池、給水管路、高位水箱、測試管路依次連接形成的水循環(huán)回路;高位水箱設(shè)置在預(yù)定高度來提供預(yù)定水壓；另設(shè)溢水管路連接循環(huán)水池和高位水箱，通過給水管路和溢水管路來調(diào)節(jié)高位水箱中液面高度，保證水壓的穩(wěn)定性;通過在管路中設(shè)置調(diào)節(jié)閥、壓力表和流量計來控制流量;通過設(shè)置溫度控制系統(tǒng)對水溫進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證循環(huán)水溫度穩(wěn)定;從而滿足同批次產(chǎn)品的一致性高精度測試要求。
[0014]通過操作控制單元，實現(xiàn)自動控制和手動設(shè)置控制。
[0015]采用上述的水冷散熱器流阻測試裝置進(jìn)行測試，包括如下步驟:
設(shè)定溫度和流量大小的步驟；
加熱或散熱的步驟；
連接水冷散熱器的步驟；
啟動給水栗產(chǎn)生水循環(huán)的步驟；
高位水箱產(chǎn)生壓頭的步驟；
控制流量和溫度的步驟； 記錄或保存測量數(shù)值并完成測試的步驟。
[0016]測試前確定好循環(huán)水的溫度和流量大小以及高位水箱中的液位高度，并在操作控制單元設(shè)定好循環(huán)水的溫度和流量值；啟動溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行加熱或散熱，將循環(huán)水池中的水溫調(diào)節(jié)到預(yù)定值，將水冷散熱器放到測試平臺上并連接到測試管路中，啟動給水栗，使高位水箱中的液位達(dá)到預(yù)定高度，提供預(yù)定水壓；同時通過給水管路和溢水管路的調(diào)節(jié)，使高位水箱中液面保持在預(yù)定高度;通過管路部件調(diào)控循環(huán)水的流量，并將循環(huán)水的溫度和流量控制在預(yù)定值范圍內(nèi)，記錄或保存好測量數(shù)值并完成對水冷散熱器流阻的測試。
[0017]由于客戶對同水冷散熱器產(chǎn)品特別是批次產(chǎn)品流阻測試要求很嚴(yán)，精度要求高，現(xiàn)有測試設(shè)備和方法不能滿足批量產(chǎn)品的一致性測試要求，鑒于傳統(tǒng)測試設(shè)備和方法缺陷，本發(fā)明進(jìn)行了相應(yīng)改進(jìn)。采用本發(fā)明，噪聲低，成本低，測試精度高，同批次產(chǎn)品測量穩(wěn)定性高，能滿足批量產(chǎn)品的一致性測試要求。通過實際運行計量，整個水冷散熱器流阻測試裝置噪聲在60分貝以下，整套裝置造價不到10萬元。并且在3?20L/min流量測試范圍內(nèi)任一固定流量下，系統(tǒng)流量控制精度可以控制在5%。以內(nèi)，散熱器流阻重復(fù)性測量精度能夠達(dá)到低于1%的高精度準(zhǔn)確測量要求。本發(fā)明采用水循環(huán)測試系統(tǒng)，可用于檢測電力半導(dǎo)體器件用散熱器流阻，是一種低成本高精度流阻測試裝置。
[0018]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:I)冷卻介質(zhì)入口溫度可調(diào)。從而在不同外界溫度下，在測試同一產(chǎn)品的流阻時，可大大避免了因溫度影響而產(chǎn)生的對同一批次產(chǎn)品的一致性測試結(jié)果的誤差;2)水箱內(nèi)液位高度可調(diào)。從而可根據(jù)測試需要及時調(diào)節(jié)進(jìn)水流體壓頭的大小，避免對控制器信號采集產(chǎn)生干擾，保證批次產(chǎn)品的一致性測量;3)可測數(shù)據(jù)點多。流速調(diào)整范圍增大，速度變化區(qū)間大，可測量的流阻范圍大。4)大大減小了外部環(huán)境對測試結(jié)果的影響，進(jìn)一步提尚了測量精度。
【附圖說明】
[0019]圖1是水冷散熱器流阻測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:11、高位水箱，12、循環(huán)水池，13、管路，14、調(diào)節(jié)閥，15、管路部件，16、給水栗，17、固定支撐座，18、固定支撐架；
3、溫度控制系統(tǒng)，31、加熱裝置，32、水溫控制信息系統(tǒng)，4、水冷散熱器；
131、給水管路，132、溢水管路，133、測試管路；
141、第一調(diào)節(jié)閥，142、第二調(diào)節(jié)閥，143、第三調(diào)節(jié)閥；
151、第一數(shù)顯壓力表，152、第二數(shù)顯壓力表，153、第三數(shù)顯壓力表，154、第一流量計，155、第二流量計，156、液位計。
【具體實施方式】
[0020]如圖1所示，一種水冷散熱器流阻測試裝置，包括動力系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)3、測試平臺、電源控制柜和漏電保護(hù)裝置。
[0021 ]動力系統(tǒng)主要包括高位水箱11、循環(huán)水池12、管路13、給水栗16。高位水箱11、循環(huán)水池12、管路13、給水栗16、調(diào)節(jié)閥14、管路部件15、螺紋接頭與散熱器(水冷散熱器4)相連接組合成一個水循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)水通過循環(huán)水池中的二道溢流裝置過濾后循環(huán)投入使用；底部設(shè)置放水調(diào)節(jié)閥便于定期清潔循環(huán)水池(也可以采用循環(huán)水箱)。給水管路131上安裝浮子流量計(第二流量計155)，用于監(jiān)控上水量略大于測試流量。溢水口管徑遠(yuǎn)大于給水管路管徑，保證高位水箱液位不變，達(dá)到系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。管路13包括給水管路131、溢水管路
132、測試管路133。高位水箱安裝于固定支撐座17上，測試管路安裝于固定支撐架18上。
[0022]流量控制系統(tǒng)包括閥門(包括調(diào)節(jié)閥14)、管路部件15。調(diào)節(jié)閥14包括第一調(diào)節(jié)閥141、第二調(diào)節(jié)閥142、第三調(diào)節(jié)閥143。管路部件15包括第一數(shù)顯壓力表151、第二數(shù)顯壓力表152、第三數(shù)顯壓力表153、第一流量計154、第二流量計155、液位計156。給水管路131和溢水管路132調(diào)節(jié)高位水箱水位以產(chǎn)生穩(wěn)定的壓頭，水位必須控制在合適的高度