某雷达T/R组件的水冷系统散热设计

摘 要：根据某雷达T/R组件的散热要求，本文介绍了T/R组件水冷系统的设计方法、传热计算及性能测评，其设计满足工作要求。

关键词：T/R组件；水冷系统；换热器；热设计

1 引言

T/R组件作为雷达的主要组成部分，其性能指标的好坏将影响雷达系统的技术指标。T/R组件的冷却设计和电子指标设计同样重要。冷却系统设计能否达到要求关系到T/R组件能否长期正常有效的工作。

2 水冷系统设计

依据某雷达所提供的资料，T/R组件耗散功率为5KW。一次冷却为液冷，二次冷却采用强迫风冷。其原理：泵将水箱中冷却液输送到负载T/R组件，再流经换热器，最后再流进水箱，这样反复循环进行一次冷却，同时，风机将空气通过散热器翅片管束吸入，进行二次冷却。

2.1冷却液的温度、流量

冷却液的温度一般认为越低越好，但应高于其冰点。根据计算和经验，冷却系统冷却液的温度一般不宜超过60～70℃，此时发热面的温度最低，散热效果最好。在一定的耗散功率下，冷却液的流量越大，对流换热系数越大，发热器件的表面温度就越低。

2.2 管道设计

水冷系统的管路设计遵循粗、短、直的原则，尽量减少弯折。系统连接管路都采用耐腐蚀材料制作。

2.3 换热器设计

2.3.1换热器的结构设计

换热器种类很多，其主要有列管式，翅片管式等几种形式。由于翅片管式换热器传热效率高、结构紧凑、耐压强度高以及流道按需要任意组合等特点，该系统二次换热器采用翅片紫铜管，管簇按等边三角形叉排。

2.3.2换热器的传热计算

2.4 冷却系统的压力

冷却系统的压力取决于管内流体的运动状态，流体速度，管道内壁的粗糙程度及流通截面的突变程度。系统压力损失包括管道内流体沿程压力损失和局部压力损失。

2.5 泵的选择

泵是冷却系统的主要组成之一，泵的选择主要根据系统所需冷却液的流量和压力。泵的扬程不但与管路中所有沿程压力损失、局部压力损失有关，而且还与吸入、排出管路的位置高度有关。为了便于调节，一般泵的扬程比冷却系统的计算压力大约15%～20%，水泵的流量比系统计算流量大约10%～15%，同时再根据其工作环境，考虑选择泵的种类及型号。

2.6 风机的选择

选择风机时，其主要参数是风量和风压。风机的风压是用来克服系统的阻力。系统的阻力由局部阻力和摩擦阻力构成。摩擦阻力是由管道沿程流体摩擦所引起的压力损失，局部压力损失是由管路流通截面突变所引起的。风机所需的总压力等于风路系统摩擦阻力损失与局部阻力损失之和。工程中一般按照1.5～2倍裕量选择风机的最大风量。最后再根据所设计换热器的结构形式，选择出所需的风机种类及型号。

3 冷却系统的监控保护

在整个冷却系统中，为确保T/R 组件有效稳定工作，必须对冷却系统的流量、压力及温度进行监控。当冷却液流量、压力及温度出现故障时，应及时发出报警信号。

4 性能测评

为准确地测评热性能，选择在一天不同时间段进行了实际测量。在换热器入口和出口选择2个具有代表性的测量点，该水冷系统经过试验验证和实际测量，换热器的传热效率高，且满足工作要求。

参考文献

[1] 史美中等.热交换器原理与设计[M].南京：东南大学出版社，2007.

[2]吴业正.小型制冷装置设计指导[M].北京：机械工业出版社，1997.