设置有自然对流风道散热的核安全级机柜制造技术

本发明专利技术属于机柜散热结构的技术领域，为了解决强迫对流冷却方式中存在的噪声、需要独立外力驱动和复杂等技术问题，本发明专利技术提供一种设置有自然对流风道散热的核安全级机柜，所述机柜包括：通风入口，设置在机柜前门面，并且靠近机柜底部；通风板，设置成将通风入口内的风引入机柜内的机箱；出风口，设置在机柜上表面；或设置在与通风入口所在前门面相对的机柜后门面、且靠近机柜上表面的位置处；其中，通风入口、通风板以及出风口之间形成能够让空气自然流动的自然对流风道，自然对流风道设置成能够引起流体内部形成烟囱效应。因此，能够通过机柜内部的自然对流风道形成烟囱效应，实现无需风扇即可对机柜内部进行散热处理。

Nuclear Safety Class Cabinet with Natural Convection Channel for Heat Dissipation

【技术实现步骤摘要】
设置有自然对流风道散热的核安全级机柜
本专利技术涉及机柜散热结构的
，尤其涉及核电行业数字化仪控设备系统用机柜的散热结构的
，更具体地，涉及一种设置有自然对流风道散热的核安全级机柜。
技术介绍
随着电子科技技术的发展和进步，机柜中能够集成的电子元件和控制电路越来越多，这些电子元件和控制电路产生的热量是一个不容忽视的问题。以核电行业数字化仪控设备系统用机柜为例，现有的控制机柜通常都采用强迫对流冷却方式进行冷却，其中，强迫对流就是指利用外力驱使空气高速对流把热量带走的散热方式。常见的强迫对流冷却方式有两种：1、吹风式：风道进口一般布置在机柜的前部或者机柜的底部，风道出口在机柜的顶部或者后上部；吹风时出风口直接对准被冷却部分，风量集中，产生的风压大，适用于热量分布不均匀，需要对专门区域进行集中冷却的情况；这种类型的机柜内部为正压，灰尘等杂物不易进入。2、抽风式：与吹风式类似，风道进口一般在系统的前部或者系统的底部，风道出口在系统的顶部或者后上部，风道进口流动方式主要为层流状态；抽风式适用于发热器件分布均匀，风道比较复杂的情况；这种类型的机柜内部压力为负压，在灰尘易进入，并且风扇处于温度高的位置，影响风扇的寿命。但是专利技术人在实现本专利技术的过程中发现，无论在机柜中采用吹风式还是抽风式冷却方式，均存在不足之处：1)、为了降低机柜内部温度，风机转速越高越好，风机转速越高机柜的噪声越大；2)、外力驱动需要其它设备来协同完成；3)、制造过程复杂，前期制造和后期维护成本高。
技术实现思路
为了解决强迫对流冷却方式中存在的噪声、需要独立外力驱动和复杂等技术问题，本专利技术提供一种设置有自然对流风道散热的核安全级机柜，通过机柜内部的自然对流风道形成烟囱效应，实现无需风扇即可对机柜内部进行散热处理。为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案包括：本专利技术一方面提供一种设置有自然对流风道散热的核安全级机柜，其特征在于，包括：通风入口，设置在所述机柜前门面，并且靠近所述机柜底部；通风板，设置成将所述通风入口内的风引入所述机柜内的机箱；出风口，设置在所述机柜上表面；或设置在与所述通风入口所在前门面相对的机柜后门面、且靠近所述机柜上表面的位置处；其中，所述通风入口、所述通风板以及所述出风口之间形成能够让空气自然流动的自然对流风道，所述自然对流风道设置成能够引起流体内部形成烟囱效应，所述烟囱效应使得所述自然对流风道通风入口温度低、密度大的流体自动下降，内部温度高、密度小的流体自动上升，从而形成自然对流。本专利技术实施例优选的实施方式中，所述机柜设置有多个机箱，每个机箱分别设置有独立的所述自然对流风道，所述自然对流风道的出风口类型包括竖直风道出风口、机柜后出风口；其中，所述多个机箱中的最顶层机箱对应的所述自然对流风道通过所述机柜内部竖直风道出风口出风，所述多个机箱中的非顶层机箱对应的所述自然对流风道通过引流板引导至所述机柜后出风口出风。本专利技术实施例优选的实施方式中，所述机柜包括设置在前门上的前门组件，所述前门组件设置有所述通风入口，所述机柜还设置有位于所述通风板上方的机箱、机柜框架、内部风道隔板以及与带有所述出风口的机柜顶部组件。本专利技术实施例进一步优选的实施方式中，所述机箱的出风口尺寸设置成可选择性地配置，并且所述出风口尺寸与所述机箱的发热量以及机箱的高度相关联；其中，所述机柜内对应的电力系统功耗要求不超过300W。本专利技术实施例进一步优选的实施方式中，所述通风入口的位置分别正对着所述机箱下方处的所述通风板，并且所述通风入口的面积分别至少大于2倍的对应所述通风板面积。本专利技术实施例进一步优选的实施方式中，所述机箱包括外壳、支架、面板、位于所述面板上的开关、指示灯和PCB板，所述外壳用钢板和铝材结合制成；并且所述机箱的上下面板设置成有降温用的通风口。本专利技术实施例进一步优选的实施方式中，位于所述机箱下方的所述通风板，设置成通过端部固定连接至所述机柜框架，并且前门与所述机箱抵接；并且所述通风板用于形成所述自然对流风道的一部分。本专利技术实施例进一步优选的实施方式中，所述出风口的机柜顶部组件包括与所述机柜框架固定连接的出风口框架，设置在所述出风口框架上的过滤棉以及通风隔板。本专利技术实施例优选的实施方式中，所述机柜出风口面积设置成为所述通风板的开孔总面积的2倍，并且所述机箱的出风口面积也为所述机箱的通风入口面积的2倍。本专利技术实施例进一步优选的实施方式中，所述机柜通风板开孔总面积大小满足如下要求：其中，S为机柜通风板开孔总面积大小，单位为cm2；Q为机柜内总的热量，单位为w；H为机柜的高度，单位为cm；Δt为机柜内部空气温度与外部空气温度差，单位为℃；所述机箱的通风入口的面积大小满足如下要求：S＝Ss+St+Sb；其中，A为机箱的通风口面积的大小，单位为m2；ū为机箱的通风口出的风速，单位为m/s；WT为机箱表面的散热量，单位为w；SS为机箱侧面的面积，单位为m2；St为机箱顶面的面积，单位为m2；Sb为机箱底面的面积，单位为m2；Δt为机箱的温升，单位为℃；σ为玻尔兹曼常数，大小为5.67×10-8；T为机箱的表面温度，单位为℃；Ta为环境温度，单位为℃；ε为发射率。采用本专利技术提供的上述实施方式或优选的实施方式，可以分别实现如下有益效果：1、采用的独立风道自然对流风道设计的机柜内无噪声，而且前期制造和后期维护成本；尤其当机柜内电力系统要求整体功耗提出更高要求时，相对于强迫对流冷却无需借助外力驱动，能够更好地满足工程需求。2、借助空气动力学原理，通过对通风入口、通风板以及出风口位置的合理布局，形成自然对流风道，借助烟囱效应使得所述烟囱效应使得所述自然对流风道通风入口温度低、密度大的流体自动下降，内部温度高、密度小的流体自动上升，从而形成自然对流；这种没有外部机械力的作用，仅仅靠流体内部温度差，而使流体流动从而产生的传热现象。3、机柜中各个机箱与入风口、出风口形成独立的自然对流风道，散热互不干扰。4、系统机柜的风道由两类组成，一类是最顶层机箱通过机箱上方竖直风道出风；另一类是非顶层机箱通过引流板引导最后通过机柜后出风口出风；这样在有限的空间内，让每个出风口都能更好地形成烟囱效应，使得热量可以更好地散去。专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书变得显而易见，或者通过实施本专利技术的技术方案而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。附图说明图1为本专利技术实施例提供一种设置有自然对流风道散热的核安全级机柜的立体结构示意图。图2为本专利技术实施例提供一种设置有自然对流风道散热的核安全级机柜在柜门打开时的结构示意图。图3为本专利技术实施例提供一种设置有自然对流风道散热的核安全级机柜中前门的结构示意图。图4为本专利技术实施例提供一种设置有自然对流风道散热的核安全级机柜中机箱面板的结构示意图。图5为本专利技术实施例提供一种设置有自然对流风道散热的核安全级机柜中通风板的结构示意图。图6为本专利技术实施例提供一种设置有自然对流风道散热的核安全级机柜中出风口组件的分解示意图。图7为本专利技术实施例提供一种设置有自然对流风道散热的核安全级机柜中自然对流风道的结构示意图。图8为对应于图7简化后自然对流风道的原理图。具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设置有自然对流风道散热的核安全级机柜，其特征在于，包括：通风入口，设置在所述机柜前门面，并且靠近所述机柜底部；通风板，设置成将所述通风入口内的风引入所述机柜内的机箱；出风口，设置在所述机柜上表面；或设置在与所述通风入口所在机柜前门面相对的后门面、且靠近所述机柜上表面的位置处；其中，所述通风入口、所述通风板以及所述出风口之间形成能够让空气自然流动的自然对流风道，所述自然对流风道设置成能够引起流体内部形成烟囱效应，所述烟囱效应使得所述自然对流风道通风入口温度低、密度大的流体自动下降，内部温度高、密度小的流体自动上升，从而形成自然对流。

【技术特征摘要】
1.一种设置有自然对流风道散热的核安全级机柜，其特征在于，包括：通风入口，设置在所述机柜前门面，并且靠近所述机柜底部；通风板，设置成将所述通风入口内的风引入所述机柜内的机箱；出风口，设置在所述机柜上表面；或设置在与所述通风入口所在机柜前门面相对的后门面、且靠近所述机柜上表面的位置处；其中，所述通风入口、所述通风板以及所述出风口之间形成能够让空气自然流动的自然对流风道，所述自然对流风道设置成能够引起流体内部形成烟囱效应，所述烟囱效应使得所述自然对流风道通风入口温度低、密度大的流体自动下降，内部温度高、密度小的流体自动上升，从而形成自然对流。2.根据权利要求1所述的机柜，其特征在于，所述机柜设置有多个机箱，每个机箱分别设置有独立的所述自然对流风道，所述自然对流风道的出风口类型包括竖直风道出风口、机柜后出风口；其中，所述多个机箱中的最顶层机箱对应的所述自然对流风道通过所述机柜内部竖直风道出风口出风，所述多个机箱中的非顶层机箱对应的所述自然对流风道通过引流板引导至所述机柜后出风口出风。3.根据权利要求1所述的机柜，其特征在于，所述机柜包括设置在前门上的前门组件，所述前门组件设置有所述通风入口，所述机柜还设置有位于所述通风板上方的机箱、机柜框架、内部风道引流板以及与带有所述出风口的机柜顶部组件。4.根据权利要求3所述的机柜，其特征在于，所述机箱的出风口尺寸设置成可选择性地配置，并且所述出风口尺寸与所述机箱的发热量以及机箱的高度相关联；其中，所述机柜内对应的电力系统功耗要求不超过300W。5.根据权利要求3所述的机柜，其特征在于，所述通风入口的位置分别正对着所述机箱下方处的所述通风板，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兆龙，江国进，孙永滨，白涛，陈卫，韦智超，姜智锐，刘永亮，韩明强，
申请(专利权)人：北京广利核系统工程有限公司，中国广核集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11