第三篇自冷与强冷

1、 电 子 设 备 热 设 计第三篇 自然冷却与强迫冷却2 肋片式散热器3 肋片式散热器q 设计要求1 根据肋片式散热器的传热特性设计肋片 2 肋片参数的优化 3 保证热源器件工作稳定、功率输出正常。q工程应用中的若干问题1 如何选用合适的肋片式散热器 2 散热器的材料与表面处理3 散热器的正确安装4肋片式散热器分类按肋片形状等截面肋（矩形肋、圆形肋等）变截面肋（梯形肋、三角形肋等）按制造工艺叉指型散热器（适合中小功率电子器件的冷却）型材散热器（适合中功率电子器件的散热）5散热器图例 6肋壁传热有有肋面面积与无肋面面积的比值肋面面积与无肋面面积的比值7肋化系数的最优化8最佳肋间距肋高9肋片式散热

2、器传热方程注意三种不同的边界条件10肋片增强换热的条件加肋有利加肋有利的判据的判据:11Biot 毕渥数法则 根据肋片式散热器的传热性能，可推出根据肋片式散热器的传热性能，可推出12khBi对流换热系数小，则对流换热系数小，则 数小数小 （肋片通常布置在换热系数较小的一侧，如空气）（肋片通常布置在换热系数较小的一侧，如空气）iB判据判据导热系数大，肋片厚度薄，则导热系数大，肋片厚度薄，则 小小iBh 对流换热系数对流换热系数 肋片厚度肋片厚度 导热系数导热系数Bi ( Rs + Rf ) , R Rj + Rs + Rf 41n 热阻测试晶体管散热器及其热阻测试RjRsRfRptjtctft0

3、当 Rp ( Rs + Rf ) 时 Rf ( t f-t o ) / 42热阻热阻功耗功耗 温升温升功耗功耗晶体管散热器热阻曲线4344v 收缩效应 在一个恒热源下的导热介质的温度要高于其它部位的温度。 集成电路热分析v 不同热源及不同形状导热介质下的收缩效应温升45集成电路热分析46集成电路热分析47强迫风冷48空气强制对流冷却q 风机的选用1 风机的形式 2 风量与风压的估算 3 风机的串并联应用 4 风机的安装技术q 风道的设计1 低气流阻力设计 2 均压送风设计q 几个概念 风量 风压 功率 效率 静压(区) 动压(区) 风道阻力49Terms Fans axial fans cur

4、ved centrifugal fans static pressure velocity pressure total pressure duct impedance curve fan pressure curve 50风机类型风机的分类 轴流式： 风量大、风压小 离心式： 风量小、风压高51强迫空气冷却单个元器件的强迫风冷 风道间风道间隙隙52n 整机抽风 风量大、风压小、送风均匀n 整机送风 风压大、风量较为集中强迫空气冷却- 整机风冷53 强迫空气冷却-大机柜中屏蔽插盒的冷却54屏蔽盒风冷例题对流热阻对流热阻辐射热阻辐射热阻外部热阻外部热阻冷却风道冷却风道55风量计算公式 风量公式2

5、1ttt3/2PrmpcqCJh(Re)fJ pmCqQt1ccAhQt2空气吸热对流热阻，)/(3smtCQqpv56v 沿程阻力损失风道压力损失计算)pa(22cdllfp v 局部阻力损失f沿程阻力系数，与Re及相对粗糙度 有关d/l管道长度(m) 空气流速(在长度内空气的平均流速)(m/s) 空气密度(kg/m3) cd当量直径(m) 局部阻力系数或几个损失系数之和 22cP (Pa) 57风道压力损失58n 系统系统( (风道风道) )阻力特性阻力特性 风道阻力特性风量压力222222dclfP(Pa) 2fKQP 沿程阻力损失 局部阻力损失 风道的压力损失与风量的平方成正比59n

6、尽量短，尽量减小风道的阻力损失n 避免管道急剧弯曲n 避免管道骤然扩张或收缩n 尽量提高管道送风能力，矩形管道长宽比适当n 减小漏风损失n 进风口的滤尘、管道壁面光滑n 防止气流短路防止气流短路 强迫空气冷却 通风管道设计60风机特性曲线与工作点61典型的风机特性曲线62风机参数P/NA2269A2272A2275A2270A2273A2276A2271A2274A2277FrameColorBlue UVBlue UVBlue UVFanDimension80 x80 x25 mm92x92x25 mm120 x120 x25 mmRatedVoltage12V12V12VStartedCu

7、rrent6V6V9V/ 10 (Max)RatedCurrent0.10A/ 0.14A (Max) 0.13A/ 0.16A (Max) 0.3A (Max) PowerInput1.2W/ 1.68W (Max)1.56W/ 1.92W (Max)3.6W (Max)FanSpeed2000RPM 10%1800RPM 10%1400RPM 15%Max.AirFlow27.8 CFM30.68 CFM54.45 CFMMax.AirPressure1.98 mm-H2O1.53 mm-H2O1.874 mm-H2ONoise28dB25.5dB24dBBearTypeSleeveSle

8、eveSleeveLifeExpectation30,000hrs30,000hrs30,000hrsConnector4 pin4 pin4 pinWeight63g86g140g1 CFM=2119 m3/s cubic foot per min RPM63风机的串并联特性64风机的串并联应用 65风机的串并联应用66风机的并联67风道结构形式68锥形风道69静压均匀静压均匀取风口可调取风口可调锥形风道70风道结构形式静静 压压 室室机机 房房71风机在风道中的位置72风机在风道中的位置73n 紊流器n 热源在风道中的位置n 减小漏风的措施n 滤尘与除湿强迫空气冷却的其他问题74习题试述通风机串、并联的应用场合，并绘图说明其工作点的变试述通风机串、并联的应用场合，并绘图说明其工作点的变化情况化情况( (假设风机特性相同假设风机特性相同) )。 757. 一根外径为25mm的管子，其表面温度保持107，若将12根等距分布的纵肋装在管面上，其肋厚为2.5mm，肋高为19mm， ，周围空气温度为27， 。试求加肋后传热量增加的百分数。 W/m111k2 W/m10hLxxxxeeeextanh2sinhxxeex习题76自冷与强冷技术的应用n 在我们的身边，有许