專利名稱：強迫對流下的非對稱散熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電子技術(shù)、散熱技術(shù)領(lǐng)域，它特別涉及磁控管利用散熱片進行強化散熱的技術(shù)。
背景技術(shù)：
磁控管是一種效率最高的大功率微波源，其特點是輸出的功率大，效率高，體積小，重量輕，成本低，因而它不僅在軍事領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，在民用領(lǐng)域也得到了很好的應(yīng)用。隨著雷達、航天航空、電子對抗、微波加熱等技術(shù)的發(fā)展，對磁控管提出了更高的要求。磁控管工作時其陽極溫度主要來源于散三個方面灼熱陰極表面的輻射、電子對陽極葉片的轟擊以及沿陽極表面流動的高頻電流所產(chǎn)生的渦流。為了保護磁控管不會因為過度溫升而損壞，延長磁控管的壽命，在磁控管陽極外殼加裝肋片并使用了強制散熱風(fēng)扇來增強磁控管的散熱(如圖1所示)，其中散熱片的形狀和大小對散熱效果有很大的影響。
目前，國內(nèi)外的磁控管散熱器都用對稱型的散熱片，即磁控管的陽極在散熱片的中心位置(如圖2所示)。圖2中所示的對稱型的散熱片包括1主翅，2固定圈，3至10為副翅，從圖2中可以看出這種現(xiàn)有的散熱片的結(jié)構(gòu)是對稱的，即磁控管陽極位于散熱片主翅的中心位置；或者在散熱器出風(fēng)口端加長散熱片以提高散熱效果(如圖3所示)，圖3中所示的加長散熱片包括1主翅，2固定圈，3至10為副翅，11為尾翅；磁控管陽極仍然位于散熱片主翅的中心位置，但在出風(fēng)口加了尾翅以增加散熱效果；這種散熱片雖然提高了散熱效率，但增大了材料的使用量，使產(chǎn)品的成本上升。它們都沒有做到以較少的材料達到最佳的散熱效果。
實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種強迫對流下的非對稱散熱器，它具有以較少的材料達到較好的散熱效果的特點。
本實用新型提供的一種強迫對流下的非對稱散熱器，它包括主翅1、固定圈2、副翅3、4、5、6、7、8、9、10，主翅1有入風(fēng)口端和出風(fēng)口端，所述固定圈2用于將散熱器固定在磁控管陽極表面；其特征是所述的固定圈2在主翅1上的位置是固定圈2到主翅1入風(fēng)口端邊沿的距離小于固定圈2到主翅1出風(fēng)口端邊沿的距離，副翅3、4、5、6和副翅7、8、9、10相對于固定圈2是處于對稱位置；如圖4所示。
需要說明的是，本實用新型提供的一種強迫對流下的非對稱散熱器，固定圈2相對主翅1而言是非對稱結(jié)構(gòu)。本實用新型不僅可用于磁控管散熱，也可用作其他強迫對流下的散熱器。
本實用新型的工作原理分析如圖4所示，如果我們把風(fēng)的流動方向定為x方向，在入風(fēng)口處x＝0，在出風(fēng)口處x＝80mm。當(dāng)風(fēng)從散熱片表面流過時，在散熱片表面形成的熱邊界層厚度δ隨x的增加而增大，其關(guān)系為δ22=14013μxρu∞]]>式中空氣粘度μ＝1.98kg/m·s，空氣密度ρ＝1.177kg/m3，空氣速度u∞＝4m/s。分別利用上式計算入口x＝5mm處的邊界層厚度δ1和出口x＝70mm處的邊界層厚度δ2，算得δ1＝0.067mm，δ2＝2.5mm。
對流換熱系數(shù)和邊界層的關(guān)系為h=32kξδ]]>其中ξ為熱邊界層厚度與邊界層厚度之比ξ=11.026(kcpμ)]]>空氣的導(dǎo)熱系數(shù)k＝0.02749w/m.℃，定壓比熱Cp＝1006J/kg.℃。
由此可算出在入口x＝5mm處的對流換熱系數(shù)為h1＝560W/m2.℃，出口x＝70mm處的對流換熱系數(shù)為h2＝15W/m2.℃。
一般認為當(dāng)1h=b/2k]]>時達到了最佳使用肋的極限，這里b為肋(即散熱片)的厚度，k為肋的導(dǎo)熱系數(shù)。通常比值 越大，散熱片增加散熱的效果越顯著。在入口x＝5mm處該比值為601，在出口x＝70mm處該比值為246043，因此散熱片在入口端對散熱效果的貢獻遠不如出口端，而且散熱片的幾何尺寸越大，靠出口端的熱邊界層也越大，對散熱反而不利。因而在入口端適當(dāng)減小散熱片的尺寸，對提高散熱效果是有利的。數(shù)值模擬計算結(jié)果也證明了上述分析的正確性。
本實用新型的實質(zhì)是利用強迫對流時溫度場是非對稱分布的特點，提供了一種非對稱散熱器，它是將現(xiàn)有的散熱器(如圖1所示)的主翅在入風(fēng)口端減去一定的寬度，而出風(fēng)口端保持原來的尺寸不變，這樣磁控管陽極相對于主翅而言處于非對稱的位置。
本實用新型的優(yōu)點在于這種強迫對流下非對稱散熱器，它具有制作工藝非常簡單，不需要更換生產(chǎn)廠家現(xiàn)有生產(chǎn)線和生產(chǎn)流程的特點，能在節(jié)約材料的情況下不影響散熱器的散熱效果，在大批量生產(chǎn)的情況下可以大大節(jié)約材料的使用量，從而降低產(chǎn)品的成本。


圖1磁控管散熱器的二分之一模型其中，12是磁鐵，13是陽極外殼，14是散熱片，15是磁控管支架；圖2是現(xiàn)有磁控管散熱器使用的散熱片(對稱型)其中，1為主翅，2為固定圈，3至10為副翅。
圖3是現(xiàn)有磁控管采用的散熱片(拖尾型)其中，1為主翅，2為固定圈，3至10為副翅，11為尾翅。
圖4是本實用新型提供的不對稱型散熱片其中，1為主翅，2為固定圈，3至10為副翅。
圖5是現(xiàn)有的型號為2M217的磁控管在強迫對流下的最高溫度分布區(qū)域示意圖(虛線區(qū)域)，虛線區(qū)域中心的黑點為工程中陽極溫度測試點。
具體實施方式
下面將通過詳細的實施例及參照附圖來更清晰地描述本實用新型。
對型號為2M217的磁控管在強迫對流下的溫度場分布的數(shù)值模擬計算，從結(jié)果看出中心陽極的最高溫度為123℃(圖5中的虛線范圍)，將散熱片在入風(fēng)口處截去9mm后再進行計算，截去后中心陽極的最高溫度為116℃(圖5中的虛線范圍)。從該實例看出，本實用新型簡單易行，在保證相同散熱效果的情況下節(jié)約材料，降低成本。
權(quán)利要求1.一種強迫對流下的非對稱散熱器，它包括主翅(1)、固定圈(2)、副翅(3、4、5、6、7、8、9、10)，主翅(1)有入風(fēng)口端和出風(fēng)口端，所述固定圈(2)用于將散熱器固定在磁控管陽極表面；其特征是所述的固定圈(2)在主翅(1)上的位置是固定圈(2)到主翅(1)入風(fēng)口端邊沿的距離小于固定圈(2)到主翅(1)出風(fēng)口端邊沿的距離，副翅(3、4、5、6)和副翅(7、8、9、10)相對于固定圈(2)是處于對稱位置。
專利摘要本實用新型公開了一種強迫對流下的非對稱散熱器，它是利用強迫對流時溫度場是非對稱分布的特點，將現(xiàn)有的散熱器的主翅在其入風(fēng)口端減去一定的寬度，而出風(fēng)口端保持原來的尺寸不變，這樣磁控管陽極相對于主翅而言處于非對稱的位置；它具有制作工藝非常簡單，不需要更換生產(chǎn)廠家現(xiàn)有生產(chǎn)線和生產(chǎn)流程的特點，能在節(jié)約材料的情況下不影響散熱器的散熱效果，在大批量生產(chǎn)的情況下可以大大節(jié)約材料的使用量，從而降低產(chǎn)品的成本。本實用新型不僅可用于磁控管散熱，也可作其它強迫對流下的散熱器。
文檔編號H01J23/00GK2704917SQ200420032560
公開日2005年6月15日 申請日期2004年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月14日
發(fā)明者姚列明, 楊中海, 曾葆青 申請人:電子科技大學(xué)