【正文】 能滿足散熱要求，我們就可以隨便選擇風(fēng)扇轉(zhuǎn)速呢，當(dāng)然不是，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速與氣流流速有直接關(guān)系，這里又涉及一個(gè)新概念——熱阻。舉例，芯片功耗20W，芯片表面不能超過(guò)85℃，最高環(huán)境溫度55℃，計(jì)算所需散熱器的熱阻R。而對(duì)于電源轉(zhuǎn)換類(lèi)芯片或模塊，則不可以這樣算，比如電源，它是一個(gè)能源輸出，它的輸入電量一部分轉(zhuǎn)化成了熱，另外很大部分轉(zhuǎn)化成電能輸出了，這時(shí)候就不能認(rèn)為熱耗≈功率。、 自然冷卻散熱器的設(shè)計(jì)方法、考慮到自然冷卻時(shí)溫度邊界層較厚，如果齒間距太小，兩個(gè)齒的熱邊界層易交叉，影響齒表面的對(duì)流，所以一般情況下，建議自然冷卻的散熱器齒間距大于12mm，如果散熱器齒高低于10mm，可按齒間距≥。、 強(qiáng)迫冷卻散熱器的設(shè)計(jì)方法、 在散熱器表面加波紋齒。、 采用針狀齒的設(shè)計(jì)方式，增加流體的擾動(dòng)，提高散熱齒間的對(duì)流換熱系數(shù)。而在紅外區(qū)，一個(gè)良好的發(fā)射體也是一個(gè)良好的吸收體，發(fā)射率和吸收率與物體表面的顏色無(wú)關(guān)。即沿表面各部分繃緊繩子求得的就是這一投影面積，如下圖所示。252。252。對(duì)散熱器采用斜齒的結(jié)構(gòu),除每個(gè)模塊機(jī)箱前面板應(yīng)開(kāi)通風(fēng)口外,在機(jī)柜的前面板也應(yīng)開(kāi)通風(fēng)口。252。252。降耗是最原始最根本的解決方式，降額和低功耗的設(shè)計(jì)方案是兩個(gè)主要途徑，低功耗的方案需要結(jié)合具體的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，不予贅述。而且因?yàn)榻殿~，在環(huán)境溫度升高時(shí)，器件性能下降情況下，但因?yàn)橛杏嗔?，即使性能下降，也能滿足要求，這是降額對(duì)于增強(qiáng)可靠性的另一個(gè)作用。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。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。 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。 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。用x表示，單位m。 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。 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)。 密封機(jī)箱 WT=(Ss+4St/3+2Sb/2)Δt +4σεTm3ΔT 216。 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。[案例]10K UPS主功率管部分的實(shí)際總損耗為800W，空氣溫升按15℃考慮，請(qǐng)選擇合適的風(fēng)扇。 對(duì)流換熱系數(shù)的計(jì)算 自然對(duì)流 垂直表面 hcs=(△t/L) ，w/ 式中: △t散熱表面與環(huán)境溫度的平均溫升，℃ L散熱表面的特征尺寸，取散熱表面的高，m 水平表面，熱表面朝上 hct=(△t/L) ，w/ 式中: △t散熱表面與環(huán)境溫度的平均溫升，℃ L散熱表面的特征尺寸，取L＝2(長(zhǎng)寬)/(長(zhǎng)＋寬)，m 水平表面，熱表面朝下 hcb=(△t/L) ，w/ 式中: △t散熱表面與環(huán)境溫度的平均溫升，℃ L散熱表面的特征尺寸，取L＝2(長(zhǎng)寬)/(長(zhǎng)＋寬)，m 強(qiáng)迫對(duì)流 層流 Ref105 hc＝() λ空氣 湍流 Ref105 hc＝() λ空氣 216。ρV22/2+ζρV22/2 λf 沿程阻力系數(shù) L流向長(zhǎng)度(m) de當(dāng)量水利直徑(m)，de=4A流通/濕周長(zhǎng) V斷面流速(m/s) 沿程阻力系數(shù)計(jì)算λf 層流區(qū)：Re=Vd/υ≤2300 λf=64/Re 紊統(tǒng)光滑區(qū) 4000Re105 λf= υ運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù)（m2/s），從文獻(xiàn)中查找 局面阻力系數(shù)ζ 突然擴(kuò)大 按小面積流速計(jì)算的局部阻力系數(shù)：ζ1＝(1A1A2) 按大面積流速計(jì)算的局部阻力系數(shù)： ζ2＝(1A2/A1) 突然縮小 可從相關(guān)的資料中查閱經(jīng)驗(yàn)值。 冷板的計(jì)算方法216。 判斷準(zhǔn)則 確定是否滿足ts[ts]，如果不滿足，需增大換熱面積或增大空氣流量。 元器件的工作結(jié)溫計(jì)算216。 216。 Rjs= Rsa+Rjc+ Rcs＋Rb=+++=℃/w Tj=Ta+ PTRth(ja).＝40＋= ℃ 風(fēng)扇的基本定律及噪音的評(píng)估方法、風(fēng)扇定律Basic (corrected) fan laws 216。 216。相應(yīng)的噪音降低變化按下式計(jì)算： N2 = N1 + 50 log10 (RPM2/RPM1) 【案例】：一電源模塊采用一個(gè)軸流風(fēng)扇進(jìn)行冷卻，為了有效抑止噪音，要求風(fēng)扇只有在監(jiān)控點(diǎn)的溫度高于85℃才全速運(yùn)轉(zhuǎn)，其余情況風(fēng)扇必須半速運(yùn)轉(zhuǎn)。自然對(duì)流換熱能力的變化最終體現(xiàn)在對(duì)流換熱系數(shù)的變化上，根據(jù)美國(guó)斯坦伯格的經(jīng)驗(yàn)公式，如果忽略空氣溫度的變化，可按下式計(jì)算海拔高度對(duì)自然對(duì)流的影響強(qiáng)弱。 增大面積法 預(yù)先計(jì)算出海拔高度對(duì)自然對(duì)流換熱系數(shù)的影響大小，通過(guò)增加相應(yīng)的對(duì)流換熱面積來(lái)彌補(bǔ)高空換熱能力的減弱，按下式計(jì)算：F對(duì)流(高空)＝ F對(duì)流(海平面)/(ρ高空/ρ海平面)216。 更快地將產(chǎn)品投放市場(chǎng)。 減少試驗(yàn)和測(cè)量的次數(shù)仿真分析技術(shù)及軟件介紹216。 216。Thermal是其中面向熱設(shè)計(jì)研究的專用模塊。 Flotherm軟件基本上可以分為前處理、求解器和后處理三個(gè)部分。 Flogate是一個(gè)數(shù)據(jù)接口模塊，它可以把單板的裝配圖文件（IDF 格式）導(dǎo)入Flotherm，直接完成單板的建模設(shè)計(jì)。 ICEPAK是全球CFD的領(lǐng)導(dǎo)者FLUENT公司通過(guò)集成ICEM CFD公司的網(wǎng)格劃分及后處理技術(shù)而開(kāi)發(fā)成功的針對(duì)電子設(shè)備冷卻分析的專用熱設(shè)計(jì)軟件。216。任何先進(jìn)的仿真軟件已永遠(yuǎn)無(wú)法代替人，軟件只是熱設(shè)計(jì)人員所利用的工具之一。 仿真分析軟件可以同時(shí)對(duì)多種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣進(jìn)行分析比較，并能夠確定出最佳的設(shè)計(jì)方案。 優(yōu)缺點(diǎn)比較對(duì)設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)的依賴度設(shè)計(jì)周期熱設(shè)計(jì)一次成功率熱設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化程度效率傳統(tǒng)熱設(shè)計(jì)方法完全短低低，裕量大低仿真分析方法強(qiáng)長(zhǎng)高高，裕量適中高六、 熱設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)電源模塊的熱設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)216。216。 大功率UPS及變頻器由于其熱損耗較大，往往需要較大的散熱器。 熱管技術(shù)由于其傳熱溫差小，傳熱效率高已在電子設(shè)備上逐步獲得應(yīng)用。CCopper386 W/m 176。 散熱器可以自由置于最有利的通風(fēng)位置，從而提高散熱器的散熱效率。216。它能夠在熱源與散熱片間以較小的溫差實(shí)現(xiàn)熱傳遞，也可以在散熱器基板表面實(shí)現(xiàn)等溫以提高散熱器的效率。加熱端的液體在受熱后即汽化形成一個(gè)壓力梯度迫使蒸氣沿著管道流向冷凝端，蒸氣在冷凝端釋放汽化潛熱而冷凝，冷凝液體在吸液芯的毛細(xì)作用下或在重力的作用下回到加熱端，形成循環(huán)。 熱管的基本結(jié)構(gòu)－工作流體性能要求①與熱管外殼及毛細(xì)吸液芯材料的相容性②熱穩(wěn)定性③與管壁及吸液芯間的潤(rùn)濕性④在工作溫度范圍下的蒸氣壓力不要太高或太低⑤汽化潛熱 高⑥導(dǎo)熱性能 高⑦蒸氣及液體的粘性 低⑧表面張力 高⑨允許的冰點(diǎn)及傾點(diǎn)溫度即品質(zhì)因數(shù) 要大216。 ②理想的等溫性熱管正常工作時(shí)，內(nèi)部處于汽液兩相的平衡狀態(tài) ——ClausiusClapeyron Eq. ——熱管內(nèi)蒸氣由蒸發(fā)段流向冷凝段的壓差 ——蒸發(fā)段與冷凝段間溫差 因 很小，所以 也很小 但 （ ）隨Q的增加而增加，可用于對(duì)等溫要求很高的黑體爐、等溫爐等③熱流密度可調(diào)性熱量： 即 熱流密度：所以④傳熱方向的可逆性 ⑤對(duì)外界要求的適應(yīng)性熱源：熱流體的對(duì)流，熱固體的輻射熱、固體的導(dǎo)熱單向傳熱：熱二極管，美國(guó)阿拉斯加輸油管道的永久凍土層熱管保護(hù)系 統(tǒng)，114000支熱管，長(zhǎng)度最長(zhǎng)可達(dá)21m。 高端CPU熱管散熱器Note Book RHE Type IPC or Server RHE Type Desktop PC計(jì)算機(jī)CPU用熱管散熱器 筆記本電腦用熱管散熱器及大功率IGBT用熱管散熱器 ThermaBase? heat sinks 利用了熱管的工作原理,但更符合大功率的散熱方式 傳熱效率較傳統(tǒng)的型材散熱器高。 對(duì)冷卻風(fēng)量的需求減小可以降低系統(tǒng)的噪音。 材料：AL MR－162。 尺寸：1. 若不給自己設(shè)限，則人生中就沒(méi)有限制你發(fā)揮的藩籬。有時(shí)候覺(jué)得自己像個(gè)神經(jīng)病。歲月是有情的，假如你奉獻(xiàn)給她的是一些色彩，它奉獻(xiàn)給你的也是一