【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 無風(fēng)扇端的通風(fēng)面積S=() Sfan 216。 系統(tǒng) 在后面板(后門)上與模塊層對(duì)應(yīng)的位置開通風(fēng)口，通風(fēng)口的面積大小應(yīng)為： S＝()(NS模塊) N每層模塊的總數(shù) S模塊每一個(gè)模塊的進(jìn)風(fēng)面積 [案例] 鐵道信號(hào)電源機(jī)柜模塊及系統(tǒng)均為自然冷卻，每層模塊的散熱量為360W，模塊的高度為7U，進(jìn)出口溫差按20℃計(jì)算，機(jī)柜實(shí)際寬度為680mm，試計(jì)算每層進(jìn)出風(fēng)口的面積？ H按2倍模塊的高度計(jì)算，即 H=27U=14U 進(jìn)風(fēng)口的面積按下式計(jì)算： Sin=Q/(105H△) =360/(10514 )=875 cm2 進(jìn)風(fēng)口高度h 機(jī)柜的寬度按B=680mm計(jì)，則進(jìn)風(fēng)口的高度為： H=Sin/B=875/68= b 出風(fēng)口面積Sout Sout=()Sin=2875=1750 cm2實(shí)際冷卻風(fēng)量的計(jì)算方法 q`=Q/(△T) q`實(shí)際所需的風(fēng)量，M3/h Q散熱量，W △T 空氣的溫升，℃，一般為10－15℃。 確定風(fēng)扇的型號(hào)經(jīng)驗(yàn)公式： ： q=()q` 按最大風(fēng)量選擇風(fēng)扇型號(hào)。[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。 實(shí)際所須風(fēng)量為： q`=Q/(△t)=800/(15)= 按照2倍的裕量選擇風(fēng)扇的最大風(fēng)量： q=2q`=2= 下表風(fēng)扇為可選型號(hào) 型材散熱器的計(jì)算216。 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。 RSA=R對(duì)+R導(dǎo)+ R輻 　　　 R對(duì)=1/（hc F1） F1對(duì)流換熱面積(m), hc –對(duì)流換熱系數(shù)(w/) R輻輻射換熱熱阻 ，對(duì)強(qiáng)迫風(fēng)冷可忽略不計(jì) 對(duì)自然冷卻 R輻＝1/(4бεTm3) R導(dǎo)＝R 基板＋R肋導(dǎo) ＝δ/(λF2)+（(1/η）1)R對(duì)流 λ導(dǎo)熱系數(shù)，w/.℃ δ 散熱器基板厚度(m) η 肋效率系數(shù) F2基板的導(dǎo)熱面積(m)　　　　　　 　 F2=*(d+δ)2 d 發(fā)熱器件的當(dāng)量直徑（m)216。 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。 肋片效率 對(duì)直齒肋： η=th(mb)/(mb)) m=(2 hc/λδ0) δ0：肋片根部厚度(m) 　　　　　　 b. 肋高(m)　216。 散熱器的流阻計(jì)算 散熱器的流阻包括沿程阻力損失及局部阻力損失 △P＝hf+hj =λfL/deρV22/2+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。 【案例】散熱器DXC616(天津鋁合金廠編號(hào))，截面圖略，，單位長(zhǎng)度的重量為21KG/m。風(fēng)扇采用PAPST 4656Z ，風(fēng)扇功率19W，最大風(fēng)量為160m3/h，壓頭為70Pa。 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。 冷板的計(jì)算方法216。 傳熱計(jì)算 確定空氣流過冷板后的溫升：t=Q/qmCp 確定定性溫度 tf=(2ts+t1+t2)/4， 冷板臺(tái)面溫度 ts為假定值 設(shè)定冷板的寬度為b，則通道的橫截面積為Ac ，Ac=bAc0 確定定性溫度下的物性參數(shù)(μ、Cp、ρ、Pr)。流體的質(zhì)量流速和雷諾數(shù) G=qm/Af Re=deG/μ 根據(jù)雷諾數(shù)確定流體的狀態(tài)(層流或紊流)， Re1800, 層流， Re105, 湍流 根據(jù)流體的狀態(tài)(層流或紊流)計(jì)算考爾本數(shù)J Re1800,層流 J=6/Re Re105,湍流 J= 也可以根據(jù)齒形及雷諾數(shù)從GJB/Z 2792 圖12－18查得 計(jì)算冷板的換熱系數(shù)： h= JGCpPr2/3 計(jì)算肋片的效率 m=(2h/λδ)，ηf=th(ml)/ml（也可以根據(jù)ml值查相應(yīng)的圖表得到肋片效率)計(jì)算冷板的總效率：忽略蓋板及底版的效率，總效率為： A＝At+Ar＋Ab， η0＝1－Ar(1ηf)/A計(jì)算傳熱單元數(shù) NTU＝hη0A/qmCp 計(jì)算冷板散熱器的臺(tái)面溫度 ts=(eNTUt2t1)/(eNTU1)216。 流體流動(dòng)阻力計(jì)算 計(jì)算流通面積與冷板橫截面積之比 σ=Af/Ac 查空氣進(jìn)入冷板時(shí)入口的損失系數(shù)Kc=f(Re,σ)： 根據(jù)雷諾數(shù)Re及σ從GJB/Z 2792 圖12－16及圖12－16查得 查摩擦系數(shù)f=f(Re,σ)： 根據(jù)雷諾數(shù)Re從GJB/Z 2792 圖12－18查得計(jì)算流動(dòng)阻力 △P＝G2[(Kc+1σ2)+2(ρ2/ρ11)+f ρ1A/(Afρm)(1σ2Ke)ρ1/ρ2]/(2ρ1) 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。 確定是否滿足△P[△P]，如果不滿足，需減小冷板的阻力(如選擇阻力較小的齒形、增大齒解決等)或重新選擇壓頭較大的風(fēng)扇【案例】10KVA UPS 冷板散熱器，要求冷板散熱器臺(tái)面溫升小于30℃(在40℃的環(huán)境溫度下)。 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