新一代天氣雷達系統熱設計與技術分析

1．2 雷達系統熱分析
房間級制冷是實現數據中心冷卻的傳統方法，在這種方式中，通過一臺或多臺并行工作的空調系統將冷空氣輸送到數據中心，空調系統對雷達設備的作用就是高效率地收集這些復雜的熱氣流并將其所攜帶的熱量排出機房，這種方式的工作原理是空調機不僅提供原始制冷量，還要充當一個大型混合器，在機房內不斷攪拌和混合空氣，使之達到均勻的平均溫度，防止熱點出現，新一代天氣雷達發射機部分采用的是強迫風冷的散熱結構。
根據牛頓冷卻公式，流體被冷卻時
q=h(tf-tw) (2)
其中，tw及tf分別為壁面溫度和流體溫度；用△t表示溫差，并取△t為正，則牛頓冷卻公式表示為
q=h△t或Q=Ah△t (3)
其中，h為比例系數，單位W／m2K，代表單位溫差作用下通過單位面積的熱流量，主要與冷熱通道結構、工作電壓、風流量、噪聲、材料、對流結構、傳導系數等因素有關；q為熱流密度，單位W／m2；t為溫差，單位K。
強迫空氣冷卻是最常用的冷卻方式之一，其換熱系數一般在10～30 W／m2℃范圍內，它主要應用在熱流密度不超過0．31 W／cm2的設備中，在熱設計中，根據熱功耗、環境溫度、元器件工作溫度等因素來設計風道和風量，依據工作電壓、氣流量、風壓損失、噪音等情況來選擇風機和安裝方式，并合理安排發熱元器件位置，這種冷卻方式具有結構簡單、設備量少、成本低等優點，現有的新一代天氣雷達發射機柜制冷方式采用一個離心風機和3個軸流風機的強迫散熱方式。

2 新一代天氣雷達熱報警數據分析
2．1 溫度報警分析
作為新一代天氣雷達可靠性熱設計的重要指標，機房溫度和設備方艙超溫報警是影響熱可靠性的重要參考數據，匯總分析2008～2010年河南省5部CINRAD SB雷達的報警信息，由圖表看出，溫度報警在影響系統的所有報警中，占36．5％，是影響雷達設備可靠性的主要因素，冷卻系統不穩定、散熱結構不合理、誤操作和人為原因是造成報警多的主要原因。