电子设备冷却技术（第2版） [Cooling Techniques for Electronic Equipment,Second Edition] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

应用广泛的电子设备的功率密度越来越大，而其体积却越来越小。因此，努力降低设备中元器件的工作温度以及各种元件结合部位的温度，一直是提高产品可靠性设计工作的重点。《电子设备冷却技术（第2版）》阐述了高温和温度循环对电子设备元件与电路板和机箱的力、应力及疲劳寿命的影响。其内容包括电子设备机箱结构和电路板的冷却设计、元器件安装和冷却、强迫空气冷却、焊点和电镀通孔的热应力分析、热循环环境的疲劳寿命预计、电子系统瞬态冷却计算、热管和液体冷却系统、大型安装架和机柜的有效冷却，以及有限元数学分析方法的应用。全书内容深入浅出，点面结合，其设计方法的基本应用范例较多，工程实用性很强，是一本既可作为高等院校的教学参考书，又可供广大工程技术人员设计参考的工具书。

内页插图

目录

符号表
第1章 冷却要求的评价
1.1 热源
1.2 热传输
1.3 稳态热传递
1.4 瞬态热传递
1.5 飞机、导弹、卫星和航天飞机用电子设备
1.6 船舶和潜艇用电子设备
1.7 通信系统和地面保障系统用电子设备
1.8 个人计算机、微型计算机和微处理器
1.9 电子设备冷却规范
1.10 功耗的规定
1.11 尺寸单位和换算系数

第2章 电子机架的设计
2.1 成形板金属电子组件
2.2 带整体式冷板的浸焊机箱
2.3 带冷却翅片的石膏模和熔模铸造
2.4 压模铸造机箱
2.5 大型砂铸
2.6 大型机柜的挤压成形截面
2.7 电子机箱中的湿度考虑
2.8 敷形涂覆
2.9 密封电子机箱
2.10 标准电子机箱尺寸

第3章 机箱和电路板的传导冷却
3.1 稳态传导的集中热源
3.2 安装在支架上的电子元件
3.3 例题——安装在支架上的晶体管
3.4 稳态传导的均匀分布的热源
3.5 例题——PCB上集成电路的冷却
3.6 带铝散热芯体的电路板
3.7 例题——沿PCB散热板的温升
3.8 如何避免带金属散热条的PCB的翘曲
3.9 带不均匀薄壁截面的机箱
3.10 例题——沿不均匀箱壁的热流动
3.11 二维模拟电阻网络
3.12 例题——在电源散热器上的二维传导
3.13 空气接合面两边的热传导
3.14 例题——螺接接合面两边的温升
3.15 例题——小气隙两边的温升
3.16 接合面两边在高空的热传导
3.17 高空气体释放
3.18 电路板边缘导向件
3.19 例题-PCB边缘导向件两边的温升
3.20 通过金属盖板的热传导
3.21 辐射状热流
3.22 例题——通过圆柱壳体的温升

第4章 电子元件的安装和冷却技术
4.1 不同类型的电子元件
4.2 元件在PCB上的安装
4.3 例题——PCB插件上的集成电路热点
4.4 如何安装大功率元件
4.5 例题——将大功率晶体管安装在散热板上
4.6 大功率元件的电气绝缘
4.7 例题——将晶体管安装在散热支架上
4.8 元件引线的应变消除弯角

第5章 自然对流和辐射冷却实用指南
5.1 自然对流如何求取
5.2 垂直板的自然对流
5.3 水平板的自然对流
5.4 通过自然对流传递的热量
5.5 例题——垂直板自然对流
5.6 自然对流条件下的湍流
5.7 例题——电子机箱的热损耗
5.8 自然对流冷却的翅片表面
5.9 例题——电子机箱的冷却翅片
5.10 自然对流模拟热阻网络
……
第6章 电子设备的强迫空气冷却
第7章 引线、焊点和电镀通孔的热应力
第8章 在热循环和振动环境中疲劳寿命的预计
第9章 电子系统的瞬态冷却
第10章 急冷作业的特殊应用
第11章 大型安装架和机柜的有效冷却
第12章 建立数学模型的有限元方法
第13章 环境应力筛选技术
参考文献

前言/序言

电子设备冷却技术（第2版） 深入探索，精益求精：电子设备散热领域的前沿实践与理论 在当今科技飞速发展的时代，电子设备的性能提升已成为衡量创新实力的重要指标。而随着集成度的不断提高、芯片功耗的持续攀升，散热问题，这一制约电子设备性能释放的关键瓶颈，也日益凸显其重要性。从微小的智能手机到庞大的数据中心服务器，再到航空航天领域的尖端设备，无一不面临着严峻的热管理挑战。如何高效、可靠且经济地将设备产生的热量导出，保证其稳定运行，延长使用寿命，是工程师们持续攻克的难题。《电子设备冷却技术（第2版）》正是应时代之需，集结了该领域最前沿的理论知识、最新的技术进展与最实用的工程实践，为广大从业者和研究者提供了一部全面而深入的参考宝典。 本书内容前瞻性与系统性概述： 本书并非仅仅罗列现有技术，而是以系统性的视角，深入剖析电子设备散热的本质，从宏观的系统级设计到微观的传热机理，再到具体的冷却解决方案，层层递进，环环相扣。 第一部分：热学基础与电子设备热特性分析 任何有效的冷却设计都离不开扎实的热学基础。《电子设备冷却技术（第2版）》首先从基础的热力学和传热学原理讲起，详细阐述了导热、对流和辐射这三大传热方式在电子设备中的具体体现。在此基础上，本书深入分析了电子元器件（如CPU、GPU、ASIC、FPGA等）和电子系统的热特性。这包括了对不同类型芯片的功率耗散模型、热阻路径的识别与量化、以及瞬态热响应的分析。理解这些特性是制定有效冷却策略的前提，本书通过大量的实例和计算方法，帮助读者建立起对电子设备发热机制的深刻认识。 第二部分：传统冷却技术与改进 自然对流和强制风冷是电子设备中最普遍的冷却方式。本书对这两种技术的原理、优缺点进行了详尽的阐述。对于自然对流，详细分析了空气密度变化、流体动力学以及散热器结构设计对散热效率的影响。对于强制风冷，则重点介绍了风扇的选型、风道设计、散热片（fins）的形状与尺寸优化、以及表面处理（如阳极氧化、喷涂等）对传热性能的提升作用。此外，本书还探讨了多种改进型风冷技术，例如采用更高转速或更高效叶片的风扇、优化风扇布局以实现多风扇协同工作、以及利用热管（heat pipes）等被动元件与风冷结合，进一步提高散热效率。 第三部分：先进冷却技术——液冷方案详解 随着电子设备功率密度持续突破，传统风冷已难以满足高端应用的需求。液冷技术以其卓越的传热能力，逐渐成为解决高性能计算、人工智能训练、以及高密度服务器等场景热挑战的关键。本书对各类液冷技术进行了深入的探讨： 单相液冷（Single-Phase Liquid Cooling）： 详细介绍了以水、乙二醇等作为冷却介质的方案。重点阐述了循环泵的选型与布局、冷却管路的设计与材料选择、冷板（cold plate）的设计原则（包括微通道冷板、插针式冷板等），以及如何通过优化流速、换热面积来最大化传热效率。本书还会讨论在不同应用场景下，单相液冷系统在成本、能耗和可靠性方面的权衡。 相变液冷（Phase-Change Liquid Cooling）： 重点介绍了蒸发冷却（evaporative cooling）和热管（heat pipes）的工作原理。对于蒸发冷却，会详细讲解工质的选择、气化与冷凝过程的控制、以及在设备内部实现蒸发冷却的具体结构设计。对于热管，则深入分析了其内部的工作机制、热流密度极限、以及不同类型的热管（如重力辅助热管、热虹吸管等）在电子设备散热中的应用。 两相液冷（Two-Phase Liquid Cooling）： 本部分将聚焦于更高效的沸腾冷却技术，包括浸没式冷却（immersion cooling）。对于浸没式冷却，本书将详细介绍单相浸没（single-phase immersion）和两相浸没（two-phase immersion）的差异，工质的选择（如氟化液、硅油等），以及浸没式冷却系统在服务器、电源模块等领域的应用案例。特别会探讨两相浸没冷却如何通过工质的沸腾与冷凝过程，实现极高的传热系数，从而应对极高的热流密度。 第四部分：热管理系统集成与优化 成功的电子设备冷却不仅仅是单个部件的优化，更是整个热管理系统的集成与协同。本书将视角提升到系统层面，讨论了： 散热器与风扇（或泵）的匹配： 如何根据设备的整体功耗和发热分布，精确匹配散热器和风扇/泵的性能，避免出现“短板效应”。 风道与流体回路设计： 优化内部气流或液流路径，减少流动阻力，提高换热效率，并避免热点区域的形成。 热管理集成方案： 探讨如何将不同冷却技术（如风冷与液冷的混合、热管与风扇的组合等）进行有效集成，以应对复杂多样的热管理需求。 被动与主动冷却的协同： 分析如何合理利用材料的热导率、结构设计等被动冷却手段，配合风扇、泵等主动冷却设备，实现整体性能的最大化。 第五部分：热管理材料与先进制造技术 先进的冷却技术离不开创新材料的支撑。本书将介绍： 高导热材料： 如石墨烯、碳纳米管、金属基复合材料、陶瓷材料等在散热器、导热界面材料（TIMs）中的应用。 导热界面材料（TIMs）： 详细分析不同类型的TIMs（如导热硅脂、导热垫片、导热胶等）的导热机理、性能评估指标，以及在实际应用中的选择与优化。 先进制造技术： 探讨3D打印、微制造等新兴制造技术在复杂散热器结构、微通道冷板等制造中的应用，以及这些技术如何突破传统制造的局限，实现更高性能的散热方案。 第六部分：可靠性、环境适应性与能效分析 除了性能，可靠性和能效也是电子设备冷却必须考虑的关键因素。本书将深入探讨： 可靠性设计： 如何在冷却设计中考虑材料老化、长期运行稳定性、以及极端环境下的可靠性表现。 环境适应性： 针对高温、低温、高湿、振动等不同工作环境，提出相应的冷却设计与防护策略。 能效优化： 如何在保证散热效果的前提下，降低风扇、泵等主动冷却设备的能耗，实现绿色高效的电子设备。 第七部分：案例研究与未来展望 本书的最后部分将提供一系列不同类型电子设备的实际冷却案例研究，从消费电子到工业设备，从高性能计算到通信基站，涵盖各种典型应用场景。这些案例将理论与实践相结合，帮助读者更好地理解和应用书中的技术。同时，本书还将对电子设备冷却技术的未来发展趋势进行展望，包括智能化热管理、相变材料的深度应用、以及新型冷却方式的探索等，为读者提供前瞻性的视野。 适用读者群体： 《电子设备冷却技术（第2版）》适合以下群体阅读： 电子工程师： 负责产品设计、研发、散热解决方案的工程师。 热管理工程师： 专注于电子设备热设计与优化的专业人士。 系统集成工程师： 需要了解设备整体热管理，并进行系统集成的工程师。 研究人员与学者： 从事电子设备散热、热传导、流体力学等领域的研究者。 材料科学家： 关注新型高导热材料的研发与应用。 学生： 学习电子工程、机械工程、热能工程等相关专业的学生。 总结： 《电子设备冷却技术（第2版）》是一本集理论深度、技术广度与实践价值于一体的权威著作。它不仅为读者提供了理解和解决当前电子设备散热挑战的强大工具，更指引了行业未来的发展方向。无论您是资深从业者还是初入该领域的新手，本书都将是您不可或缺的宝贵资源，助您在瞬息万变的电子技术浪潮中，驾驭热量，释放性能，成就卓越。