散热面积计算.docx
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散热面积计算
散热器尺寸设计计算方法
判断依据:
Q=/»4x/-Q
其中。
:
散热器换热量:
,W
心:
散热器与空气的表面对流换热系数,W/(m2*K)
A:
散热器&面枳,m2
Th:
散热器平均温度,C
7;:
空气温度,C
自然冷却
对流换热雄
1.散热器与空气的衣面对流换热系数人的计算:
自然冷却,h可以近似取5W/(m2*K)
2.散热器表面枳乂的计算:
散热睛的表曲枳可近似为嬷片的表面枳
A=2xdxhxJi
其中
£:
散热器K度
d:
翅片岛度
n:
翅片个数
3.空气温度北取4sC。
4.散热器平均湿度北的计兑
自然冷却时,散热冷均捺性能较好,在环境混嗖为45c时,我用测试标准为散热器ZTC最大温升45c.此时散照相的平均总开的40C,.以SC的安全余属,散热相干丛温度75c.
则散物器的对流换热坡0=5x2x2xdx〃x3S
辐射换热拈
行于表面未做处理的散热器辐射换热址约为对液换热■的25%:
则放热券的总换热量为0=L25x5x2xZxdx〃x35=437.5xZxdx〃
*「表面做件期处理的散热器福时换及量约为刈泡换热量的40%.
则散热法的总换热量为。
=L4x5x2x2xdx〃x35=490x2xdx〃
5.模块功红。
的口”:
可近似用变频图功率・2.5%作为模块的比利。
鳍论:
他过计算的Q与实际模块的损耗值P进行对比.如果超出「“敢热器的设计冗余较
二.强迫风冷
1.散热器与空气的衣面忖流换热系数力的计算,
对于直祚120mm以卜尺寸独流风机方可近似取30VW(#K)
对广直邑120mm以上尺寸拍油风机人可近似取45W/(Bk)
对于大型禹心风机.人可近似取60W/(rrf・K)
2.散热温衣面枳・4的计算;
散热湍的衣面枳可近似为遗片的表面枳
A=2xLxdX”
其中I:
散热器长度
d,切片高度
n:
粉片个数
3.空气温度,取45C。
%散热图平均亚理B的计H
强迫风港时,散热器均的性施较尤.在环境温度为45C时.我司洌试标准为散热器NTC最大温升45C.此
时散热器的平均温升为30c.取5c的安全余比,散热器平均温度升25C,此时散扰器温度为70C。
强迫风机不汁尊看射换热管
散热器选择的计算方法
一,各热参数定义:
Rja———总热阻,℃/W;
Rjc———器件的内热阻,℃/W;
Rcs———器件与散热器界面间的界面热阻,℃/W;
Rsa———散热器热阻,℃/W;
Tj———发热源器件内结温度,℃;
Tc———发热源器件表面壳温度,℃;
Ts———散热器温度,℃;
Ta———环境温度,℃;
Pc———器件使用功率,W;
ΔTsa———散热器温升,℃;
二,散热器选择:
Rsa=(Tj-Ta)/Pc-Rjc-Rcs
式中:
Rsa(散热器热阻)是选择散热器的主要依据。
Tj和Rjc是发热源器件提供的参数,
Pc是设计要求的参数,
Rcs可从热设计专业书籍中查表,或采用Rcs=截面接触材料厚度/(接触面积X接触材料导
热系数)。
(1)计算总热阻Rja:
Rja=(Tjmax-Ta)/Pc
(2)计算散热器热阻Rsa或温升ΔTsa:
Rsa=Rja-Rtj-Rtc
ΔTsa=Rsa×Pc
3)确定散热器
按照散热器的工作条件(自然冷却或强迫风冷),根据Rsa或ΔTsa和Pc选择散热器,
Rsa曲线或ΔTsa线),曲线上查出的值小于计算值时,就找到
根据风速流经散热器截面核算流量及根据散热器流阻
散热器热阻曲线
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
对于散热器,当无法找到热阻曲线或温升曲线时,可以按以下方法确定:
按上述公式求出散热器温升ΔTsa,然后计算散热器的综合换热系数α:
α=7.2ψ1ψ2ψ3{√√-Ta[)(/Tf20]}
1———描写散热器L/b对α的影响,(L为散热器的长度,b为两肋片的间距);
描写散热器h/b对α的影响,(h为散热器肋片的高度);
描写散热器宽度尺寸W增加时对α的影响;
√√[(T-Tfa)/20]———描写散热器表面最高温度对周围环境的温升对α的影响;
以上参数可以查表得到。
计算两肋片间的表面所散的功率q0
q0=α×ΔT(fa2×h+b)×L
根据单面带肋或双面带肋散热器的肋片数n,计算散热功率Pc′
单面肋片:
Pc′=nq0
双面肋片:
Pc′=2nq0
(单面肋,简单的说,就是一边带肋,一边是一个平面。
利于在特定场合下的装配,例如在
电源模块上。
)
若Pc′>Pc时则能满足要求。
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
四,估算散热器表面积:
由Q=HA(T1-T2)结合修正系数推得:
S=0.86W/(△T*a))
(平方米)
式中
△T——散热器温度与周围环境温度(Ta)之差(℃);
α(h)——换热系数,是由空气的物理性质及空气流速决定的。
的值可以表示为
=Nu*λ/L
式中λ——热电导率由空气的物理性质决定;
L——散热器高度;
Nu——空气流速系数。
Nu值由下式决定
Nu=0.664*[(V/V1)^(1/2)]*[Pr^(1/3)]
V1——散热器表面的空气流速;
Pr——参数(见下表)。
温度t/℃
动黏性系数
热电导率
0
0.138
0.0207
20
0.156
0.0221
40
0.175
0.0234
60
0.196
0.0247
80
0.217
0.0260
100
0.230
0.0272
120
0.262
0.0285
式中V——动黏性系数,是空气的物理性质;
Pr
0.72
0.71
0.71
0.71
0.70
0.70
0.70
~~~~~
五,计算阻力压降:
计算流经散热器阻力压降:
在算出换热系数h(α)之后,根据预选的散热器表面的空气流速V,计算流经散热器的空
气阻力压降:
2
△P=f*(L/D)*(1/2)*(V)ρ
式中:
ΔP——沿程压力损失,Pa;
V——空气平均流速,m/s;
f——沿程阻力系数;
ρ——空气密度,kg/m3;
L——沿程长度,m;
D——当量直径,m。
(D=4散热器截面面积/截面周长)。
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
六,计算流量:
计算流经散热器流量
Q=AV
式中
Q---流量
A--风量流经散热器截面积
V-风量流经散热器风速
七,风扇选择:
根据计算获得的Q和注,选择风扇PQ曲线内包含Q与在点即可。
风扇PQ曲线
I、n、in三条曲线分别代表不同系统的特性曲线。
系统特性曲线与风扇的特性曲线的交点
就是该风扇的工作点,推荐系统工作在c点,低阻力工作点。
风扇选型工作点在实际风扇曲线下方即可满足要求。
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- 散热 面积 计算