科研进展
威尼斯网址开户网站在乌东德水电站励磁机组的辐射冷却热管理新技术应用研究中取得重要进展 稿件来源:低温材料及应用超导研究中心 发布时间:2022-01-14

  辐射冷却是近年来电力、电子领域快速发展起来的一种热管理新技术,其原理是基于斯特藩-玻尔兹曼定律通过高发射率红外陶瓷涂层材料的强化辐射传热作用,无需任何能耗,即可实现高温功率模块的快速降温,有望为高功率模块的热管理开辟一条新途径。 

  威尼斯平台登陆网址低温材料及应用超导中心李江涛研究员带领的功能陶瓷团队,立足于红外陶瓷材料的长期研究积累,在辐射冷却热管理领域取得了一系列重要突破;团队中的李永高级工程师在所长基金“基于红外陶瓷的被动辐射冷却新技术”项目支持下,自2021年至今先后在理论和工程应用方面取得了一系列重要进展:功能陶瓷团队与威尼斯网址开户网站戴巍研究员的低温团队合作,通过传热模拟计算发现,在自然对流的条件下,当铝基散热器表面涂覆发射率接近黑体的红外陶瓷涂层后,可将辐射传热在总散热量中的占比提高至36%以上(图1),揭示了辐射在“对流、传导、辐射”三种热管理途径中可实现“三分天下有其一”的、不可忽视的重要作用,该研究成果发表于International Journal of Thermal Sciences (1661069712021 )为高功率模块的辐射冷却热管理奠定了基础。 

  突破了红外陶瓷粉体的燃烧合成制备技术、辐射冷却涂料及涂层的的高效分散与界面调控关键技术,搭建了辐射、传导以及对流多模式耦合的功率模块冷却效能热工评价装置;研制成功了新型辐射冷却散热器,可在“无能耗”和“不增加散热器体积”的前提下,将新型散热器的换热功率大幅度提升20%以上。研发的新型辐射冷却散热器2021年在乌东德水电站的24台励磁机组系统上首次实现了示范应用(图2),经用户单位6个月的工程应用表明,该新型散热器发挥了两个不可替代的作用:一是因采用辐射散热代替了对流散热而去掉了风冷系统,成功地避免了浮尘堵塞风道、实现了无人值守运行,大大节约了定期巡检和维护成本;二是通过强化辐射散热、大幅度提升了励磁系统的热管理效能,保证了发电机组的稳定、可靠运行。 

  上述基于辐射冷却热管理技术所取得的创新成果,可为高功率模块的热管理提供普适性理论和技术支撑,并有望在我国新基建七大领域中量大面广的热管理应用中发挥重要作用。

    

1 辐射传热在总散热量中占比的理论模拟和试验验证 

 

2 新型辐射冷却散热器在乌东德水电站励磁系统的热管理工程应用

 

附件: