嵌入式系統實現衰減液的溫度控制

　　2.2 平均溫差的計算

　　對于順流式或逆流式換熱器，其平均溫差均可由式（2）計算

　　平均溫差的計算就要根據衰減量以及工作的頻點進行選擇，這就需要在計算換熱器面積的時候需要考慮到最極端的工作情況。在此將冷流體（自來水）的溫度設為25～35℃將熱流體的溫度設為40～60℃。此時的平均溫差為15.4℃。

　　2.3 換熱系數的選擇

　　根據換熱方程：

　　式（3）中的系數1／kA為熱阻，其與多種因素有聯系，包括傳熱面的結構型式和大小、流體的種類及流動狀況等。由于螺旋板式換熱器的換熱面的平壁和管壁較薄，所以有下面公式：

式中：a0、a1——分別為管外側和管內側流體的傳熱系數；

　　r0、r1——分別為管外側和管內側流體的污垢熱阻；

　　rw——以平均傳熱面積為基準的壁面熱阻；

　　螺旋板式換熱器的材料選擇不銹鋼，且冷流體和熱流體分別選擇自來水和衰減液，此兩種介質的傳熱效率都很高，所以r0、r1、rw可以忽略不計，此時有：

　　由（5）可知，k值比a0、a1都小，而且k值接近于a0和a1中較小者。但是換熱器中的冷流體和熱流體的傳熱系數隨著環境的條件在不斷變化，如雜質、流速、溫度、污垢等，所以在實際的計算中可以根據廠家或資料上提供經驗值進行選擇。本設計中采用的是水與電解液進行對流換熱，則根據資料中提供的數據，可以換熱系數為1270w／m2K。

　　2.4 換熱面積的計算

　　根據上述已經確定的換熱方程中的傳熱系數、平均溫差兩個參數，再根據微波衰減器所工作的最大功率即可計算出換熱器的換熱面積其實不足1m2。考慮到加工的工藝的難易程度、成本以及環境多樣化的影響，所以將其擴大到3m2。這個面積的換熱器最多可以使微波衰減器承受平均功率為50kW的衰減作用。

　　圖3所示為螺旋板式換熱器實物。這個螺旋板式換熱器的體積很小，只有50x50x50cm3，但是換熱量很大，安裝方便，能夠滿足高功率微波衰減器散熱的需要。