節(jié)能型光盤冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

鄭 穆

（廣東紫晶信息存儲(chǔ)技術(shù)股份有限公司 廣東 梅州 514779）

1 引言

光盤由于其特有的性能一直被人們青睞，但是在生產(chǎn)制作過程中，光盤的加工過程的傳統(tǒng)冷卻是通過生產(chǎn)工藝中的傳輸中進(jìn)行的自然冷卻，這樣不但增加了被污染的程度，同時(shí)增加的企業(yè)的成本，因?yàn)閷?duì)于光盤冷卻系統(tǒng)冷卻風(fēng)道和改善冷卻系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行研究，改進(jìn)光盤的生產(chǎn)指導(dǎo)，提出一種節(jié)能型光盤冷卻系統(tǒng)，既保證了光盤生產(chǎn)的可靠性，同時(shí)節(jié)省了占地面積。

2 光盤冷卻系統(tǒng)概述

光盤冷卻設(shè)計(jì)是利用傳熱規(guī)律，通過合理的冷卻設(shè)計(jì)和冷卻措施使其在設(shè)備中達(dá)到合適的溫度。光盤冷卻系統(tǒng)屬于光盤加工領(lǐng)域，尤其涉及一種光盤冷卻帶的高效節(jié)能光盤冷卻系統(tǒng)。這種冷卻系統(tǒng)由冷卻水箱冷卻水盤，水冷卻器，過濾器以及保溫泡沫等組成，這些元件將使得盤片降低環(huán)境溫度，提高光盤的可靠性和使用壽命。為此，為了降低溫度對(duì)產(chǎn)品可靠性的影響，必須在光盤中采用熱設(shè)計(jì)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，CD-ROM已經(jīng)具有規(guī)模化，小型化，小型化的特點(diǎn)，因此這種設(shè)備熱設(shè)計(jì)的重要性也越來越突出，熱設(shè)計(jì)的正確設(shè)計(jì)直接影響著CD的穩(wěn)定性-ROM性和可靠性。光盤的發(fā)展趨勢是增加功能效益，而小型化的規(guī)模。現(xiàn)在大多數(shù)光盤只依靠傳輸冷卻冷卻的成本，這樣不但不能保證光盤的可靠性，更不能保證光盤的正常運(yùn)行，因此CD的冷卻設(shè)計(jì)研究也主要集中在冷卻技術(shù)上。

光盤冷卻技術(shù)可分為自然冷卻和強(qiáng)制冷卻兩種輸送機(jī)冷卻方式，輸送機(jī)冷卻是利用設(shè)備中的管道長度進(jìn)行熱傳導(dǎo)，對(duì)流和輻射，達(dá)到冷卻的目的。這樣一來，它們對(duì)環(huán)境因素和冷卻變化的敏感程度不一，冷卻系統(tǒng)往往不能滿足今天的要求。冷卻系統(tǒng)需要具有更多的工作能力，更高的可靠性和工作效率，所以光盤冷卻技術(shù)的發(fā)展主要集中在強(qiáng)制冷卻。目前光盤冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法基本上是以現(xiàn)有的傳輸和冷卻傳輸裝置為基礎(chǔ)，通過皮帶夾通過支撐座安裝在皮帶上，直接穿過導(dǎo)軌。導(dǎo)軌安裝在鋁型材支架上，伺服電機(jī)通過伺服電機(jī)固定板固定在鋁型材支架上，皮帶輪安裝在伺服電機(jī)上帶動(dòng)皮帶運(yùn)行，另一個(gè)端部固定在鋁軸承的固定軸上，通過軸承支座的型材支架，將滑輪安裝在鋁支架上，隨帶運(yùn)轉(zhuǎn)增加成本。所以鑒于上述缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種光盤冷卻系統(tǒng)，其表面冷卻速度快，無粉塵污染，高效節(jié)能。

3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

光盤冷卻系統(tǒng)中冷卻器是冷卻系統(tǒng)的核心部件。從理論分析來看，為了提高冷卻器的冷卻性能，如果熱管的數(shù)量，冷卻量不隨總冷卻面積的增加而大幅增加，效果是一般的，但風(fēng)阻增加明顯。光盤冷卻系統(tǒng)的主要要求首先是冷卻均勻性。其次是冷卻速度。對(duì)于光盤等塑料小零件來說，注射時(shí)間和停留時(shí)間相對(duì)較短，所以成型周期主要是由于冷卻時(shí)間的緣故，所以全面高效的冷卻系統(tǒng)已經(jīng)成為提高生產(chǎn)效率的先決條件。冷卻系統(tǒng)可以通過以下方式來實(shí)現(xiàn)。一是冷卻器的選擇，將冷卻器安裝在冷水箱兩側(cè)，自然對(duì)流或強(qiáng)制風(fēng)冷冷卻被消散到周圍的空氣中。二是熱電冷卻，當(dāng)電流通過N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體形成的電偶時(shí)，一個(gè)連接器釋放熱量，另一個(gè)吸收連接器上的熱量。熱電冷卻技術(shù)作為光盤冷卻措施的應(yīng)用，應(yīng)包括以下幾個(gè)方面：設(shè)置電子設(shè)備所需的冷端，提供比環(huán)境更熱的表面。當(dāng)材料熔化時(shí)，溫度不增加，吸收的熱量轉(zhuǎn)化為材料的熔化熱，用于冷卻盤片。由于熔化過程是可逆的，如果加熱裝置的溫度降低，熔化的材料可以再固化。熱電冷卻雖然高效，但是經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)光盤冷卻系統(tǒng)中，由于蒸發(fā)部分被加熱時(shí)熱管的導(dǎo)熱性非常好，熱響應(yīng)性好，無法應(yīng)用到光盤的加工過程中。所以采用空氣冷卻，并且對(duì)冷卻器進(jìn)行高效選擇，得到一種節(jié)能型光盤冷卻系統(tǒng)。

4 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 冷卻系統(tǒng)概述

冷卻系統(tǒng)由一個(gè)冷水箱，一個(gè)水冷卻器和一個(gè)過濾器組成。冷水箱內(nèi)部設(shè)有保溫泡沫。冷水箱的兩個(gè)相對(duì)面分別設(shè)有矩形開口。冷水機(jī)安裝，冷水機(jī)底部設(shè)有冷凝水收集箱，冷水機(jī)另一側(cè)的長方形口內(nèi)分別設(shè)有冷水機(jī)，設(shè)有集水箱在水冷卻器的底部，安裝過濾器的外側(cè)，過濾器網(wǎng)罩固定過濾器，冷水箱另一側(cè)的矩形過濾器安裝在過濾器的另一側(cè)，連接冷凍水進(jìn)入連接器，冷水冷水進(jìn)入連接器和冷水出口與冷水進(jìn)口連接。當(dāng)外部冷水通過冷水箱上的冷水進(jìn)入連接器，冷水進(jìn)入軟管組進(jìn)入銅冷卻器水管，銅冷卻器出水管和排水軟管組，從冷水出冷水出口連接到外部出水管去除冷水，當(dāng)冷水通過冷卻器黃銅排水管時(shí)會(huì)產(chǎn)生冷凝水，冷凝水通過冷凝水收集槽，通過排水軟管出口接頭連接外部軟管，排除冷水通過時(shí)冷卻器銅將快速冷卻鋁箔，安裝在設(shè)備頂部的外部氣源，通過鋁箔和過濾器的風(fēng)將是冷的和干凈的，清潔的冷卻器可以被傳送到盤表面冷卻，以確保光盤不受灰塵污染。如圖1所示，光盤冷卻系統(tǒng)示意圖。

圖1 光盤冷卻系統(tǒng)示意圖

4.2 節(jié)能型冷卻系統(tǒng)

節(jié)能光盤冷卻系統(tǒng)設(shè)置了水冷卻器，由銅管和鋁箔組成。其他部件由軟管制成。節(jié)能光盤冷卻系統(tǒng)是冷卻元件。對(duì)于這些冷卻片冷卻元件，主要用于冷卻扁管和釬焊技術(shù)制造的高效緊湊冷卻片。由于這些冷卻元件的熱阻主要在冷空氣側(cè)，所以根據(jù)應(yīng)用使用不同的傳熱表面。其中，傳熱強(qiáng)化面有多種形式，如直翅片，波紋翅片等連續(xù)翅片翅片面，鋸齒翅片，盲翅片等間斷翅片面。同時(shí)根據(jù)不同的工作條件和使用條件，又不斷有新型的鰭片表面發(fā)展，如圖2所示的各類翅片。

圖2 各種類型的翅片型

扁平翅片是板翅式換熱器中結(jié)構(gòu)最簡單的形式，扁平翅片與扁平管焊接成一個(gè)光滑的通道，增加了空氣側(cè)的傳熱面積。扁管翅片式換熱器的空氣側(cè)流動(dòng)復(fù)雜。翅片成形工藝和焊接工藝水平也是影響翅片區(qū)域內(nèi)空氣流動(dòng)和傳熱的重要因素之一。由于扁平翅片具有較低的傳熱強(qiáng)度，因此具有阻力小的優(yōu)點(diǎn)。波紋翅片，波紋翅片作為翅片式換熱器強(qiáng)化傳熱面，由于其簡單的加工工藝和增強(qiáng)的傳熱性能，在各種緊湊型翅翅式換熱器中得到了廣泛的應(yīng)用。相對(duì)于直翅片，波紋翅片增強(qiáng)了傳熱性能和阻力性能有了更顯著的提高。鋸齒形翅片具有較好的傳熱增強(qiáng)效果，但在一定的齒間距和一定的工作條件下會(huì)產(chǎn)生較大的鳴笛，限制了其進(jìn)一步推廣應(yīng)用。與此同時(shí)，鋸齒形翅片有較大的翅片高度，不易通過滾刀生產(chǎn)，加工成型速度較小。為此，不同的制造商尋求新的替代產(chǎn)品。同時(shí)，光盤產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)光盤冷卻元件提出了更高的要求，不斷開發(fā)新型冷卻片以適應(yīng)不同的應(yīng)用場合。綜上所述，從上述對(duì)高效換熱器翅片的綜合分析來看，尋求符合中國生產(chǎn)工藝要求的換熱器翅片的傳熱與阻力性能的關(guān)聯(lián)是非常重要的。全面分析換熱器的傳熱性能，為各類翅片的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)。同時(shí)，對(duì)不同評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)下不同換熱器外部冷卻片表面的傳熱性能進(jìn)行了較深入的分析比較評(píng)價(jià)，對(duì)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)師的產(chǎn)品設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。在選擇合適的傳熱部件時(shí)，冷卻器將被送到盤片表面冷卻，既保證盤片表面的清潔，又降低盤片的溫度。

5 結(jié)語

冷卻系統(tǒng)是光盤生產(chǎn)過程的重要組成部分，對(duì)光盤的功率，經(jīng)濟(jì)性和可靠性都有很大的影響。隨著人們對(duì)冷卻系統(tǒng)的要求越來越高，光盤冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究也越來越深入。在保證充足的制冷量和強(qiáng)度的前提下，高效率，低能耗成為未來冷卻系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。通過對(duì)光盤冷卻系統(tǒng)的研究給人們在未來的發(fā)展提供一定的參考。

[1]張平亮，新型高效換熱器的技術(shù)進(jìn)展及其應(yīng)用[[J].壓力容器，1997，2：35-42.

[2]黃蕾，黃慶軍，世界換熱器產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀綜述[[J].石油與化工設(shè)備，2011，14：5-10.

[3]楊崇麟.板式換熱器國內(nèi)外情況及對(duì)我國發(fā)展板式換熱器的建議[A].

[4]全國石油設(shè)備技術(shù)發(fā)展專題報(bào)告，1985.