中华人民共和国国家标准
GB/T15428-1995
电子设备用冷板设计导则
Coldplate designguidelinefor electronic equipment
国家技术监督局 发布
中华人民共和国国家标准
GB/T 15428-1995
电子设备用冷板设计导则
Cold plate design guideline for electronic equipment
1主题内容与适用范围
本标准适用于电子设备中采用的各种铝及铝合金制造的冷板. 本标准规定了电子设备使用的冷板的设计导则.
2引1用标准
GB3190铝及铝合金加工产品的化学成分GB3880铝及铝合金板材 GB/T12993电子设备热性能评定
3术语
3.1冷板（coldplate） 指一种单流体（空气、水或其它冷却剂）紧澳型换热器.3.2气冷式冷板（air coolingcoldplate）以空气为介质，使其与冷板的对流来带走电子设备耗热的冷板.3.3液冷式冷板（liquid cooling coldplate）3.4储热冷板（heat storage cold plate) 以水或其它有机冷却剂（如氟碳化合物）为介质，使其与冷板的对流来带走电子设备耗热的冷板.以冷却剂在相变（固态一液态）过程中吸取熔解热的方式来带走电子设备耗热的冷板.3.5热管冷板（heat pipe-cold plate）利用高效传热的热管与冷板组合成的装置，带走电子设备耗热的冷板.
4设计的基本要求
4.1冷板应根据电子元器件热源的分布（集中、均布、非均布）、热流密度、许用温度、冷板通道的许用压
降和冷板的工作环境条件等综合因素进行设计.4.2冷板应进行换热计算和结构强度计算.4.3冷板通常包括封端、盖板、肋片和底板等部分，采用真空焊、盐浴焊或其它焊接方法做成. 典型的冷板结构如图1所示.
图1典型的冷板结构
4.4制造冷板的材料（包括助片、盖板和封端），应符合GB3880和GB3190的规定.
4.5冷板通道中的冷却剂
2.气冷式冷板一般选用一个大气压下常温（25C）时的空气为冷却剂.b.液冷式冷板一般选用一个大气压下常温（25C）时的水为冷却剂.对某些有专门要求的冷板，可选用其它流体（如氟碳化合物FC）作为冷板的冷却剂.c.储热冷板选用饱和碳氢化合物（C.H）作为相变材料. d.生产厂家供应的冷却剂，应经有关部门检验合格，并提供详细的技术性能参数.
4.6冷板应按GB/T12993中的规定进行热性能检测.
4.7冷板的生产制造，应经过检验，合格产品方能投入使用（或试验）.
5冷板的换热计算
5.1均温冷板
5.1.1气冷式或液冷式冷板的换热计算，按对流换热方程和能量平衡方程进行.
5.1.1.1安装于冷板上的电子元器件所耗散的热量，通过导热、对流方式传与冷板，其对流换热方程为：
式中：Q一电子设备的耗热，W；
h-对流换热系数，W/m²K；-对数平均温差，C； A一参与对流的总换热面积，m%--冷板的总效率.
A-肋片的表面面积，m²；
》-肋片的效率.
5.1.1.2循环于冷板通道之中的冷却剂所吸收的热量为：
（2）
式中：Q.一冷却剂吸收的热量，W；
9--冷却剂的质量流量，kg/s；冷却剂的定压比热，J/（kgK）：
-冷却剂的出口湿度，C；
-冷却剂的进口温度，C.
（各种冷却剂的物性参数，见附录A（补充件））
5.1.2当冷板传递的热量与冷却剂吸收的热量相平衡时（公式（1）等于公式（2））.冷板表面的平均温度t 为：
式中：NTU-传热单元数，
（）-冷板许用的表面温度（C）.在不计电子元器件与冷板接触热阻的条件下，C)即为应控 NTU=hA/q制的电子元器件的壳温.
5.1.3冷板通道中冷却剂的压降△P应低于许用的压降（△P）.△P的计算式为：
式中：G-单位面积的质量流量，kg/sm；
g-重力加速度，m/s；
P，A--分别为冷却剂进、出口温度时，冷却剂的密度，kg/m²；
--冷板通道的横截面积与冷板横截面积之比（见附录B），
A-冷板通道的横截面积，m²；
A--冷板的横截面积，m²；
K、K，--分别为冷却剂的进、出口损失系数（见附录C的C2，C3）；
摩擦系数（见附录C的C1）.
5.1.4冷板对流换热系数与励片的形状、结构形式、流量和冷却剂的物理性质有关，一般可按下式计算：
式中：j-系数，与肋片组成的各种通道和流体的雷诺数（Re）有关（见附录C的C1）；
Pr--普郎特数（见附录A）.
5.2非均温冷板的换热计算，可采用有限差分法或有限元法进行分析计算.
5.3储热冷板的换热计算，主要是确定用于带走电子元器件耗热所需的相变材料的质量，一般的计算式为：
式中：m-相变材料的质量，kg；
P-电子元器件耗散的热量，W：-电子设备要求的温度控制周期s；H-相变材料的熔解热，J/kg.
6冷板的结构设计
6.1助片
6.1.1助片的形状通常为平直形、锯齿形和多孔形（见图2）.也可按要求选择其它形状的助片.
6.1.2助片选择的基本原则
高和肋厚. a.根据冷板的工作环境条件，如温度、湿度、气压和污染程度等因素，选择助片的形状、肋间距、助
平直形
图2助片的形状
b.冷板的工作压力，一般应低于2000kN/m².c.对流换热系数大，选厚和高度低的肋片，对流换热系数小，选高而薄的助片. d.冷板表面与环境温差大的，选平直形助片；温差小的，选锯齿状肋片.e.应选择经有关部门鉴定合格的生产厂供应的肋片，并提供设计需要的技术参数.
6.2冷板的封端形状，可根据结构要求，设计成燕尾形、槽形、矩形或外凸矩形（见图3）.
图3
6.3冷板的盖板、底板、隔板（多层冷板用），一般设计成平直形，其厚度按强度要求设计.盖板和底板均可作为电子元器件的热承载面.
