【正文】 劃分工具。216。以O(shè)PENFRAME結(jié)構(gòu)為代表的新一代模塊，通過電路技術(shù)上的改進(jìn)，提高了模塊的工作效率，降低了模塊的熱損耗，同時(shí)功率器件及PCB耐溫等級(jí)的提高，使得模塊可以省掉金屬或陶瓷底板，進(jìn)而省掉了笨重的散熱器，有效的節(jié)省了系統(tǒng)的可見，同時(shí)提高了模塊抗震動(dòng)的能力。 由于散熱器分散，部分區(qū)域的功率管可以省掉導(dǎo)熱絕緣膜。①按不同的冷凝液體回收方式可分為冷凝液回收方式熱管形式重力重力熱管毛細(xì)力標(biāo)準(zhǔn)熱管離心力回轉(zhuǎn)熱管②按熱管的結(jié)構(gòu)形狀，可分為： 單管型熱管 平板型熱管（下左圖） 分離型（回路）熱管（下右圖）由于熱管的特有結(jié)構(gòu)，使它具有許多獨(dú)特的性質(zhì)，它的應(yīng)用正是以這些特性為基礎(chǔ)。 Fill fluid：丙酮216。只有你自己才能把歲月描畫成一幅難以忘懷的人生畫卷。 元器件的布局具有更大的靈活性。 熱管的基本結(jié)構(gòu)－內(nèi)部結(jié)構(gòu)216。C分散式散熱技術(shù)216。傳統(tǒng)的集中散熱的方式(所有的功率管全部集中在一個(gè)散熱器上)無法滿足模塊體積逐步減小的要求。仿真分析技術(shù)軟件在產(chǎn)品開發(fā)的作用216。 Flotherm是英國(guó)的FLOMERICS公司開發(fā)的電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)軟件，其最顯著的特點(diǎn)是針對(duì)電子設(shè)備的組成結(jié)構(gòu)，提供的熱設(shè)計(jì)組件模型，根據(jù)這些組件模型可以快速的建立機(jī)柜、插框、單板、芯片、風(fēng)扇、散熱器等電子設(shè)備的各組成部分。 提高產(chǎn)品的性能及可靠性。 216。 冷板散熱器的截面圖略 梯形小通道面積：Ai=(+) 每排有29個(gè)梯形小通道，共22排，n=2922=638個(gè) 基板厚度為：9mm 總的流通面積 Af =2922= m2 冷板的橫截面積 Ac=1201202= m2 水力半徑：de=4Afi/х=4(2++)= 確定風(fēng)扇的工作點(diǎn) Re=de G/μ=deqm/μAf 在40℃空氣的物性參數(shù)為： μ＝106kg/, ρ１＝ Re=(103 qm1/(60106) = qm1(qm1的單位為：CFM) σ=Af/Ac= 先忽略空氣密度的變化,不同流量的流阻計(jì)算如下表所示: 我們把兩個(gè)NMB4715的風(fēng)扇流量相加，靜壓不變，得出兩個(gè)風(fēng)扇并聯(lián)后的靜壓曲線，再把上表的數(shù)據(jù)繪制成風(fēng)道曲線并與風(fēng)扇靜壓曲線進(jìn)行畫在同一張圖上，其交點(diǎn)即為風(fēng)扇的工作點(diǎn)，即為(170CFM，)。 散熱器的熱阻 散熱器的熱阻是從大的方面包括三個(gè)部分。 Re=Vde/ν2300 層流 紊流：流體質(zhì)點(diǎn)相互混雜，無規(guī)則的紊流運(yùn)動(dòng)。措施：a、冷卻前后溫差不要過大；b、溫差過大會(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**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)，通過夾層的熱量可按純導(dǎo)熱過程計(jì)算。一般的熱設(shè)計(jì)思路有三個(gè)措施：降耗、導(dǎo)熱、布局。252。目前國(guó)際上先進(jìn)的擠壓設(shè)備及工藝已能夠達(dá)到23的高寬比，國(guó)內(nèi)目前高寬比最大只能達(dá)到8。風(fēng)道的熱阻涉及流體力學(xué)的一些計(jì)算，如果我們?cè)跓嵩O(shè)計(jì)方面要求不是很苛刻，可通過估算或?qū)嶒?yàn)得出，如果要求很苛刻，可以查閱《GJB/Z2792 電子設(shè)備可靠性熱設(shè)計(jì)手冊(cè)》，里面有很多系數(shù)、假設(shè)條件的組合，三言兩語說不清楚，個(gè)別系數(shù)我也沒搞明白如何與現(xiàn)實(shí)的風(fēng)道設(shè)計(jì)結(jié)合，比如，風(fēng)道中有一束電纜、風(fēng)道的壁不是均勻的金屬板，而是有高低不平帶器件的電路板，對(duì)一些系數(shù)則只能估算了，最準(zhǔn)確的方式反而是實(shí)驗(yàn)測(cè)量了。溫度對(duì)元器件的影響：一般而言，溫度升高電阻阻值降低；高溫會(huì)降低電容器的使用壽命；高溫會(huì)使變壓器、扼流圈絕緣材料的性能下降， 一般變壓器、扼流圈的允許溫度要低于95C；溫度過高還會(huì)造成焊點(diǎn)合金結(jié)構(gòu)的變化—IMC增厚，焊點(diǎn)變脆，機(jī)械強(qiáng)度降低；結(jié)溫的升高會(huì)使晶體管的電流放大倍數(shù)迅速增加，導(dǎo)致集電極電流增加，又使結(jié)溫進(jìn)一步升高，最終導(dǎo)致元件失效。但對(duì)于密封設(shè)備，則應(yīng)該用體積功率密度來估算，熱功率密度=熱量 / 體積。c:進(jìn)行校核計(jì)算。④輻射換熱面積計(jì)算時(shí)，如表面積不規(guī)則，應(yīng)采用投影面積。 如果發(fā)熱分布不均勻，在發(fā)熱量大的區(qū)域元器件應(yīng)稀疏排列，而發(fā)熱量小的區(qū)域元器件布局應(yīng)稍密些，或加導(dǎo)流條，以使風(fēng)能有效的流到關(guān)鍵發(fā)熱器件。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。單位m/s(CFM) V＝Q/A、濕周與水力半徑 濕周：過流斷面上流體與固體壁面相接觸的周界長(zhǎng)度。 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，需開通風(fēng)口。 風(fēng)道阻力曲線的計(jì)算 入口面積：Fin=D2 == 流通面積：Ff=FinFc==103m2 水力直徑： de＝4Ff/x=4103/=103m 由于風(fēng)速較低，一般最大不會(huì)超過6m/s，雷諾數(shù)2300，沿程阻力系數(shù)按下式計(jì)算：λ=64/Re＝64 ν/Vde 沿程阻力按下式計(jì)算： hf=λ(L/de)(ρV2/2)=(64 ν/Vde)(L/de)(ρV2/2) =(64106(V))(ρV2/2) =()(ρV2/2) 局部阻力按下式計(jì)算： hj＝ξρV2/2 對(duì)于突然縮小，A2/A1=，查表得ξ＝ 總阻力損失 H=hf+ hj=(+)(ρV2/2) 確定風(fēng)扇的工作點(diǎn) 10KVA UPS 的選擇風(fēng)扇為PAPST 4656Z，我們把風(fēng)道曲線與風(fēng)扇的曲線進(jìn)行疊加，其交點(diǎn)即為風(fēng)扇的工作點(diǎn)，給工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的風(fēng)速為5m/s，壓力為35Pa. 散熱器的校核計(jì)算 雷諾數(shù) Ref=VL/ν=5106=104 努謝爾特?cái)?shù)： Nuf==(104)=157 對(duì)流換熱系數(shù)：hc= m=(2 hc/λδ)= ml==，查得：η＝ 該散熱器的最大散熱量為（散熱器臺(tái)面溫升按最大40℃考慮)： Q＝hcF△t η= 計(jì)算結(jié)果表明，散熱器及風(fēng)扇選型是合理的。 Rjs= Rjc+ Rcs＋Rb=++=℃/w Tj= Ts+PdRjs=+= ℃ [案例2] 如把[案例1]中的二極管在一散熱器中央， ℃/w，環(huán)境溫度為40 ℃。由于隨著海拔高度的增加，空氣的密度逐漸減小，空氣上升的能力也就減少，自然對(duì)流換熱的能力減弱。 目前商業(yè)的熱設(shè)計(jì)軟件種類繁多，有基于有限體積法的Flotherm、Ideas、Icepack、Tas－Harvard thermal、Cool it、Betasoft，及基于有限元的Ansys等，其中Flotherm、Ideas、Icepack占據(jù)大部分的市場(chǎng)份額。 216。 在操作流程上面的差異 傳統(tǒng)的熱設(shè)計(jì)方法利用設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)確定出設(shè)計(jì)方案，然后利用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算，在通過試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化。216。 基本理念熱管技術(shù) 熱管是一種具有高效導(dǎo)熱性能的傳熱器件。R3：蒸發(fā)段吸液芯的（徑向）導(dǎo)熱熱阻R4：蒸發(fā)段內(nèi)表面的 蒸發(fā)換熱熱阻R5：蒸汽的軸向流動(dòng)熱阻R6：冷凝段內(nèi)表面的冷凝換熱熱阻R7：冷凝段吸液芯的（徑向）導(dǎo)熱熱阻R8：冷凝段管壁的（徑向）導(dǎo)熱熱阻R9：冷源與冷凝段外壁面的（對(duì)流）換熱熱阻R10：管壁與吸液芯的軸向?qū)釤嶙?、熱管的?yīng)用、空間飛行器溫度控制：衛(wèi)星、航天飛行器、宇宙服 高傳熱量小溫差的傳熱、核反應(yīng)堆堆芯的熱控制、余熱回收系統(tǒng) 特點(diǎn)：傳熱溫差小；傳遞熱量大熱管鍋爐 熱管省煤器 熱管空預(yù)器加熱爐余熱回收 水泥窯爐余熱發(fā)電 高爐熱風(fēng)爐余熱回收 窯爐余熱回收 干燥機(jī)余熱回收 鍋爐空氣預(yù)熱器、熱管散熱器電子器件冷卻：有效的散熱已成為十分重要的問題，常規(guī)金屬（單相）散熱器已無法滿足不斷增長(zhǎng)的散熱要求，高效、被動(dòng)、緊湊型的相變散熱器——熱管散熱器的應(yīng)用已勢(shì)在必行。用一些事情，總會(huì)看清一些人。既糾結(jié)了自己，又打擾了別人。 散熱器基板溫度低使元器件的可靠性更高。w 1942年前：簡(jiǎn)單的二相熱虹吸管 J. Perkins及他的孫子L. P. Perkins發(fā)明并改進(jìn)了“Perkins tube”即熱虹吸管——簡(jiǎn)單的重力熱管。應(yīng)用熱管技術(shù)可以有效減小散熱器的體積，減小傳導(dǎo)熱阻。如果軟件使用者具有足夠的熱設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，則完全可以省略試驗(yàn)驗(yàn)證的環(huán)節(jié)。具有如下優(yōu)點(diǎn)：①建模能力： 除了有矩形，圓形模型外，還有多種復(fù)雜形狀模型，如橢球體、多面體、管道、斜板等模型； Ansys軟件是由美國(guó)Ansys公司推出的多物理場(chǎng)有限元仿真分析軟件，涉及結(jié)構(gòu)、熱、計(jì)算流體力學(xué)、聲、電磁等學(xué)科，能夠有效地進(jìn)行各種場(chǎng)的線性和非線性計(jì)算及多種物理場(chǎng)相互影響的耦合分析。 hc(高空)＝hc(海平面)(ρ高空/ρ海平面) =hc(海平面) (p高空/p海平面) hc(高空)，hc(海平面)－分別為高空及海平面的自然對(duì)流換熱系數(shù)，W/ ρ高空，ρ海平面－分別為高空及海平面的空氣密度，