【正文】 器件的散熱器，前提是機(jī)座為金屬導(dǎo)熱材料；F、熱管安裝在熱源上方且管與水平面夾角須30度；G、PCB用多層板結(jié)構(gòu)（對(duì)EMC也有非常非常大的好處），使電源線或地線在電路板的最上層或最下層…H、熱源器件專門設(shè)計(jì)在一個(gè)印制板上，并密封、隔離、接地和進(jìn)行散熱處理；I、散熱裝置(熱槽、散熱片、風(fēng)扇)用措施減少熱阻：a、擴(kuò)大輻射面積，提高發(fā)熱體黑度；b、提高接觸表面的加工精度，加大接觸壓力或墊入軟的可展性導(dǎo)熱材料；c、散熱器葉片要垂直印制板；d、大熱源器件散熱裝置直接裝在機(jī)殼上；J、密封電子設(shè)備內(nèi)外均涂黑漆可輔助散熱；為避免輻射熱影響熱敏器件、熱源屏蔽罩內(nèi)面的輻射能力要強(qiáng)（涂黑），外面光滑（不影響熱敏器件），通過(guò)熱傳導(dǎo)散熱；K、密封電子設(shè)備機(jī)殼內(nèi)外有肋片，以增大對(duì)流和輻射面積；L、不重復(fù)使用冷卻空氣；M、為了提高主要發(fā)熱元件的換熱效率、可將元件裝入與其外形相似的風(fēng)道內(nèi)；N、抽鼓風(fēng)冷卻方式的選擇…O、風(fēng)機(jī)的選擇…P、被散熱器件與散熱器之間充填導(dǎo)熱膏(脂)，以減小接觸熱阻；Q、被散熱器件與散熱器之間要有良好的接觸，接觸表面光滑、平整，接觸面粗糙度Ra≤；R、輻射是真空中傳熱的唯一方法a、確保熱源具有高的輻射系數(shù)，如果處于嵌埋狀態(tài)，利用金屬傳熱器傳至冷卻裝置上；b、增加輻射黑度ε；c、增加輻射面積s；d、輻射體對(duì)于吸收體要有良好的視角，即角系數(shù)φ要大；e、不希望吸收熱量的零部件，壁光滑易于反射熱。S、機(jī)殼表面溫度不高于環(huán)境溫度10℃；T、液體冷卻設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)…U、半導(dǎo)體致冷適用于…V、變壓器和電感器熱設(shè)計(jì)檢查項(xiàng)目…W、減小強(qiáng)迫對(duì)流熱阻的措施…X、降低接觸熱阻的措施………、布局A、元器件布局減小熱阻的措施：a、元器件安裝在最佳自然散熱的位置上；b、元器件熱流通道要短、橫截面要大和通道中無(wú)絕熱或隔熱物；c、發(fā)熱元件分散安裝；d、元器件在印制板上豎立排放。B、元器件排放減少熱影響：a、有通風(fēng)口的機(jī)箱內(nèi)部，電路安裝應(yīng)服從空氣流動(dòng)方向：進(jìn)風(fēng)口→放大電路→邏輯電路→敏感電路→集成電路→小功率電阻電路→有發(fā)熱元件電路→出風(fēng)口，構(gòu)成良好散熱通道；b、發(fā)熱元器件要在機(jī)箱上方，熱敏感元器件在機(jī)箱下方，利用機(jī)箱金屬殼體作散熱裝置。C、合理布局準(zhǔn)則：a、將發(fā)熱量大的元件安裝在條件好的地方，如靠近通風(fēng)孔；b、將熱敏元件安裝在熱源下面。零件安裝方向橫向面與風(fēng)向平行，利于熱對(duì)流。c、在自然對(duì)流中，熱流通道盡可能短，橫截面積應(yīng)盡量大；d、冷卻氣流流速不大時(shí)，元件按叉排方式排列，提高氣流紊流程度、增加散熱效果；e、發(fā)熱元件不安裝在機(jī)殼上時(shí)，與機(jī)殼之間的距離應(yīng)35—40cm。D、冷卻內(nèi)部部件的空氣進(jìn)口須加過(guò)濾裝置，且不必拆開(kāi)機(jī)殼即可更換或清洗；E、設(shè)計(jì)上避免器件工作熱環(huán)境的穩(wěn)定性，以減輕熱循環(huán)與沖擊而引起的溫度應(yīng)力變化。溫度變化率不超過(guò)1℃/min，溫度變化范圍不超過(guò)20℃，此指標(biāo)要求可根據(jù)產(chǎn)品不同由廠家自行調(diào)整；F、元器件的冷卻劑及冷卻方法應(yīng)與所選冷卻系統(tǒng)及元件相適應(yīng)，不會(huì)因此產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)或電解腐蝕；G、冷卻系統(tǒng)的電功率一般為所需冷卻熱功率的3%一6%；H、冷卻時(shí)，氣流中含有水分，溫差過(guò)大，會(huì)產(chǎn)生凝露或附著，防止水份及其它污染物等導(dǎo)致電氣短路、電氣間隙減小或發(fā)生腐蝕。措施：a、冷卻前后溫差不要過(guò)大；b、溫差過(guò)大會(huì)產(chǎn)生凝露的部位，水分不會(huì)造成堵塞或積水；c、如果有積水，積水部位的材料不會(huì)發(fā)生腐蝕；d、對(duì)裸露的導(dǎo)電金屬加熱縮套管或其他遮擋絕緣措施；上面對(duì)降耗、導(dǎo)熱、布局的三類措施作了簡(jiǎn)要的羅列，在我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，也要有一些系統(tǒng)的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)和作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，比如電子設(shè)備的進(jìn)口空氣與出口空氣溫差應(yīng)14℃、系統(tǒng)總功耗 ** W、系統(tǒng)用到的電源電壓不超過(guò)**種（種類越多，變換就多，效率損失就多）…四、 熱設(shè)計(jì)的計(jì)算熱設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論、自然對(duì)流換熱、大空間的自然對(duì)流換熱 Nu=C()n. 定性溫度： tm=(tf+tw)/2 定型尺寸按及指數(shù)按下表選取 、有限空間的自然對(duì)流換熱 垂直封閉夾層的自然對(duì)流換熱問(wèn)題分為三種情況： (1) 在夾層內(nèi)冷熱壁的兩股流道邊界層能夠相互結(jié)合，形成環(huán)流； (2) 夾層厚度δ與高度之比δ/h，冷熱的自然對(duì)流邊界層不會(huì)相互干擾，也不會(huì)出現(xiàn)環(huán)流，可按大空間自然對(duì)流換熱計(jì)算方法分別計(jì)算冷熱的自然對(duì)流換熱； (3) 冷熱壁溫差及厚度均較小，以厚度為定型尺寸的Gr=(Bg△t δ3)/υ32000時(shí)，通過(guò)夾層的熱量可按純導(dǎo)熱過(guò)程計(jì)算。 水平夾層的自然對(duì)流換熱問(wèn)題分為三種情況： (1) 熱面朝上，冷熱面之間無(wú)流動(dòng)發(fā)生，按導(dǎo)熱計(jì)算； (2) 熱面朝下，1700,按導(dǎo)熱計(jì)算； (3) 有限空間的自然對(duì)流換熱方程式： Nu=C()m(δ/h)n 定型尺寸為厚度δ，定性溫度為冷熱壁面的平均溫度Tm=(tw1+tw2 )、流體受迫流動(dòng)換熱 管內(nèi)受迫流動(dòng)的特征表現(xiàn)為：流體流速、管子入口段及溫度場(chǎng)等因素對(duì)換熱的影響。 入口段：流體從進(jìn)入管口開(kāi)始需經(jīng)歷一段距離后管兩側(cè)的邊界層才能夠在管中心匯合，這時(shí)管斷面流速分布及流動(dòng)狀態(tài)才達(dá)到定型。這段距離稱為入口段。入口段管內(nèi)流動(dòng)換熱系數(shù)是不穩(wěn)定的，所以計(jì)算平均對(duì)流換熱系數(shù)應(yīng)對(duì)入口段進(jìn)行修正。在紊流時(shí)，如果管長(zhǎng)與管內(nèi)徑之比L/d50則可忽略入口效應(yīng)，實(shí)際上多屬于此類情況。 管內(nèi)受迫層流換熱準(zhǔn)則式： Nu= (Pr/Prw) 管內(nèi)受迫紊流換熱準(zhǔn)則式： twtf Nu= . twtf Nu= 、 流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、流量與斷面平均流速 流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)過(guò)流斷面的流體數(shù)量。如數(shù)量以體積衡量稱為體積流量Q；單位為m3/s(CFM)；如數(shù)量用重量衡量稱為重量流量G，單位為Kg/s。二者的關(guān)系為： G=γQ 斷面平均流速：由于流體的粘性，過(guò)流斷面上各點(diǎn)的流速分布不均勻，根據(jù)流量相等原則所確定的均勻流速稱為斷面平均流速。單位m/s(CFM) V＝Q/A、濕周與水力半徑 濕周：過(guò)流斷面上流體與固體壁面相接觸的周界長(zhǎng)度。用x表示，單位m。 水力半徑：總流過(guò)過(guò)流斷面面積A與濕周x之比稱為水力半徑，應(yīng)符號(hào)R表示，單位M。 、恒定流連續(xù)性方程 對(duì)不可壓縮流體：V1A1=V2A2. 對(duì)可壓縮流體 ： ρ1V1A1=ρ1V2A恒定流能量方程 對(duì)理想流體：Z＋p/γ+v2/2g=常數(shù) 實(shí)際流體:由于粘性作為會(huì)引起流動(dòng)阻力，流體阻力與流體流動(dòng)方向相反作負(fù)功，使流體的總能量不斷衰減，每個(gè)斷面的Z＋p/y+v2/2g≠常數(shù)，假設(shè)流體從斷面1到斷面2的能量損失為hw，則元流的能量方程式為： Z1＋p1/γ+v12/2g＝Z2＋p2/γ+v22/2g＋hw 、流體流動(dòng)的阻力:由于流體的粘性和固體邊界的影響，使流體在流動(dòng)過(guò)程中受到阻力，這個(gè)阻力稱為流動(dòng)阻力，可分為沿程阻力和局部阻力兩種。 沿程阻力：在邊界沿程不變的區(qū)域，流體沿全部流程的摩檫阻力。 局部阻力：在邊界急劇變化的區(qū)域，如斷面突然擴(kuò)大或突然縮小、彎頭等局部位置，是流體的流體狀態(tài)發(fā)生急劇變化而產(chǎn)生的流動(dòng)阻力。、層流、紊流與雷諾數(shù) 層流：流體質(zhì)點(diǎn)互不混雜，有規(guī)則的層流運(yùn)動(dòng)。 Re=Vde/ν2300 層流 紊流：流體質(zhì)點(diǎn)相互混雜，無(wú)規(guī)則的紊流運(yùn)動(dòng)。 顯然層流狀態(tài)下只存在粘性引起的摩檫阻力，而紊流狀態(tài)下除摩檫阻力外還存在由于質(zhì)點(diǎn)相互碰撞、混雜所造成的慣性阻力，因此紊流的阻力較層流阻力大的多。 Re=Vde/ν2300 紊流、管內(nèi)層流沿程阻力計(jì)算(達(dá)西公式) hf=λ(L/de)(ρV2/2) λ－沿程阻力系數(shù)，λ＝64/Re、管內(nèi)紊流沿程阻力計(jì)算 hf=λ(L/de)(ρV2/2) λ＝f(Re，ε/d)，即紊流時(shí)沿程阻力系數(shù)不僅與雷諾數(shù)有關(guān)，還與相對(duì)粗糟度ε有關(guān)。 尼古拉茲采用人工粗糟管進(jìn)行試驗(yàn)得出了沿程阻力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式： 紊流光滑區(qū)：4000Re105, λ采用布拉修斯公式計(jì)算： λ＝、非園管道沿程阻力的計(jì)算 引入當(dāng)量水力半徑后所有園管的計(jì)算方法與公式均可適用非園管，只需把園管直徑換成當(dāng)量水力直徑。 de=4A/x、局部阻力 hj＝ξρV2/2 ξ－局部阻力系數(shù) 突然擴(kuò)大： 按小面積流速計(jì)算的局部阻力系數(shù)：ζ1＝(1A1/A2) 按大面積流速計(jì)算的局部阻力系數(shù)：ζ2＝(1A2/A1) 突然縮?。? 可從相關(guān)的資料中查閱經(jīng)驗(yàn)值。 機(jī)箱的熱設(shè)計(jì)計(jì)算216。 密封機(jī)箱 WT=(Ss+4St/3+2Sb/2)Δt +4σεTm3ΔT 216。 對(duì)通風(fēng)機(jī)箱 WT=(Ss+4St/3+2Sb/2)Δt +4σεTm3ΔT+1000uAΔT 216。 對(duì)強(qiáng)迫通風(fēng)機(jī)箱 WT=(Ss+4St/3+2Sb/2)Δt +4σεTm3ΔT+ 1000QfΔT [案例]有一電子設(shè)備其總功耗為55W，其外形尺寸長(zhǎng)、寬、高分別為400mm、300mm和250mm，外殼外表面的黑度為ε=，外表面的溫度為35℃，周圍環(huán)境溫度為25℃，設(shè)備內(nèi)部的空氣允許溫度為40℃，設(shè)備的四個(gè)側(cè)面及頂面參與散熱，試進(jìn)行自然冷卻設(shè)計(jì)計(jì)算。 解: 密封機(jī)箱的最大散熱量 QT =(Ss+4St/3+2Sb/3)+4σεTm3F輻射Δt ＝(+4/3)10 +410 8 ( +)308310 =+=Q=55W 顯然，密封機(jī)箱不能夠滿足散熱要求，需開(kāi)通風(fēng)口。 通風(fēng)機(jī)箱的通風(fēng)面積計(jì)算 QT=(Ss+4St/3+2Sb/2)+4σεTm3F輻射Δt+1000uSinΔt 55＝(+4/3)10 +4108( +)308310＋1000Sin10 Sin= 自然冷卻時(shí)進(jìn)風(fēng)口面積的計(jì)算在機(jī)柜的前面板上開(kāi)各種形式的通風(fēng)孔或百葉窗，以增加空氣對(duì)流，進(jìn)風(fēng)口的面積大小按下式計(jì)算： Sin=Q/(105 HΔt ) s通風(fēng)口面積的大小，cm2 Q機(jī)柜內(nèi)總的散熱量，W H機(jī)柜的高度，cm， Δt=t2t1－內(nèi)部空氣t2與外部空氣溫度 t1 之差 ， ℃ 強(qiáng)迫風(fēng)冷出風(fēng)口面積的計(jì)算216。 模塊 有風(fēng)扇端的通風(fēng)面積: