【文章內(nèi)容簡介】 通 /濕周長 V斷面流速 (m/s) 沿程阻力系數(shù)計算 λ f 層流區(qū)： Re=Vd/υ≤ 2300 λ f=64/Re 紊統(tǒng)光滑區(qū) 4000Re105 λ f= υ 運動粘度系數(shù)（ m2/s），從文獻(xiàn)中查找49熱設(shè)計的計算方法熱設(shè)計的計算方法v型材散熱器的計算216。 散熱器的流阻計算 局面阻力系數(shù) ζ 突然擴(kuò)大 按小面積流速計算的局部阻力系數(shù)： ζ 1＝ (1A1A2) 按大面積流速計算的局部阻力系數(shù)： ζ 2＝ (1A2/A1) 突然縮小 可從相關(guān)的資料中查閱經(jīng)驗值。 50熱設(shè)計的計算方法熱設(shè)計的計算方法v型材散熱器的計算216。 【 案例 】 散熱器 DXC616(天津鋁合金廠編號 )，截面圖略，散熱器的截面積為 ，周長為 ，單位長度的重量為 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)道阻力曲線的計算 入口面積： Fin= D2 = = 流通面積： Ff=FinFc== 103m2 水力直徑： de＝ 4Ff/x=4 103/= 103m 由于風(fēng)速較低，一般最大不會超過 6m/s，雷諾數(shù) 2300，沿程阻力系數(shù)按下式計算： λ =64/Re＝ 64 ν /Vde 沿程阻力按下式計算： hf=λ (L/de)(ρ V2/2)=(64 ν /Vde)(L/de)(ρ V2/2) =(64 106 (V ))(ρ V2/2) =()(ρ V2/2) 局部阻力按下式計算： hj＝ ξρ V2/2 對于突然縮小， A2/A1=，查表得 ξ ＝ 總阻力損失 H=hf+ hj=(+)(ρ V2/2) 51熱設(shè)計的計算方法熱設(shè)計的計算方法v型材散熱器的計算216。 【 案例 】 續(xù) 確定風(fēng)扇的工作點 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，其交點即為風(fēng)扇的工作點，給工作點對應(yīng)的風(fēng)速為 5m/s，壓力為 35Pa. 散熱器的校核計算 雷諾數(shù) Ref=V L/ν =5 106= 104 努謝爾特數(shù)： Nuf==( 104)=157 對流換熱系數(shù)： hc= Nuf/L= m=(2 hc/λδ )= ml= =，查得： η ＝ 該散熱器的最大散熱量為（散熱器臺面溫升按最大40℃ 考慮 )： Q＝ hcF△ t η = 計算結(jié)果表面，散熱器及風(fēng)扇選型是合理的。52熱設(shè)計的計算方法熱設(shè)計的計算方法v冷板的計算方法216。 傳熱計算 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=bA c0 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53熱設(shè)計的計算方法熱設(shè)計的計算方法v冷板的計算方法216。 傳熱計算計算冷板的換熱系數(shù) ： h= JGCpPr2/3 計算肋片的效率 m=(2h/λδ) ， η f=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， η 0＝ 1－ Ar(1η f)/A計算傳熱單元數(shù) NTU＝ hη 0A/qmCp 計算冷板散熱器的臺面溫度 ts=(eNTUt2t1)/(eNTU1)54熱設(shè)計的計算方法熱設(shè)計的計算方法v冷板的計算方法216。 流體流動阻力計算計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查得計算流動阻力 △ P＝ G2[(Kc+1σ 2)+2(ρ 2/ρ 11)+f ρ 1A/(Afρ m)(1σ 2Ke)ρ 1/ρ 2]/(2ρ 1) 55熱設(shè)計的計算方法熱設(shè)計的計算方法v冷板的計算方法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。 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56熱設(shè)計的計算方法熱設(shè)計的計算方法v冷板的計算方法216。 案例： 10KVA UPS 冷板散熱器，器件的損耗為 ，要求冷板散熱器臺面溫升小于 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個梯形小通道，共 22排， n=29 22=638個 基板厚度為： 9mm 總的流通面積 Af = 29 22= m2 冷板的橫截面積 Ac=120 120 2= m2 水力半徑： de=4Afi/х =4 (2 ++)=57熱設(shè)計的計算方法熱設(shè)計的計算方法v冷板的計算方法216。 【 案例 】 續(xù)確定風(fēng)扇的工作點 Re=de G/μ =deqm/μ Af 在 40℃ 空氣的物性參數(shù)為： μ ＝ 106kg/, ρ １ ＝ Re=( 103 qm1/(60 106 ) = qm1(qm1的單位為： CFM) σ =Af/Ac=58熱設(shè)計的計算方法熱設(shè)計的計算方法v冷板的計算方法216。 【 案例 】 續(xù) 先忽略空氣密度的變化 ,不同流量的流阻計算如下表所示 : 我們把兩個 NMB4715的風(fēng)扇流量相加，靜壓不變，得出兩個風(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，其交點即為風(fēng)扇的工作點，即為 (170CFM， )，工作點對應(yīng)的風(fēng)速為 。59熱設(shè)計的計算方法熱設(shè)計的計算方法v冷板的計算方法216。 【 案例 】 續(xù) 空氣流過冷板后的溫升 空氣口溫度為 40 ℃ ， ρ １ ＝ ， Cp=℃ μ = 106kg/， Pr= 質(zhì)量流量 qm= = △ t= Q/qmCp= = ℃ 定性溫度： tf=(2ts+t1+t2)= (2 80+40+)/4= ℃ 按定性溫度查物性得： ρ １ ＝ ， Cp=℃ μ = 106kg/， Pr= 換熱系數(shù) 質(zhì)量流速 G=qm/Af = = 雷諾數(shù) Re=deG/μ = 103 ( 106)= 層流 J=6/Re =6/= 103 h= JGCpPr2/3= 103 ℃ 肋片效率 m=(2h/λδ )=(2 (180 ))= ml= = η f=th(ml)/ml=th()/= 傳熱單元數(shù) ： NTU＝ hη 0A/qmCp= = 冷板的表面溫度 ： Ts=(eNTUt2t1)/(eNTU1)= ℃ 70℃ 冷板設(shè)計方案滿足散熱要求。60風(fēng)扇的基本定律及噪音的評估方法風(fēng)扇的基本定律及噪音的評估方法v風(fēng)扇定律 Basic (corrected) fan laws When fan speed changes When air density changes Air flow CFM2 = CFM1 (RPM2/RPM1) WRONG! CFM2 = CFM1 (density2/density1) WRONG! MASSFLOW2 = MASSFLOW1 (density2/density1) Pressure P2 =P1 (RPM2/RPM1)2 P2 = P1 (density2/density1) Power HP2 = HP1 (RPM2/RPM1)3 HP2 = HP1 (density2/density1) Noise N2 = N1 + 50 log10 (RPM2/RPM1) N2 = N1 + 20 log10 (density2/density1) 61風(fēng)扇的基本定律及噪音的評估方法風(fēng)扇的基本定律及噪音的評估方法v風(fēng)扇的噪音問題216。 風(fēng)扇產(chǎn)生的噪音與風(fēng)扇的工作點或風(fēng)量有直接關(guān)系，對于軸流風(fēng)扇在大風(fēng)量，低風(fēng)壓的區(qū)域噪音最小，對于離心風(fēng)機(jī)在高風(fēng)壓，低風(fēng)量的區(qū)域噪音最小，這和風(fēng)扇的最佳工作區(qū)是吻合的。注意不要讓風(fēng)扇工作在高噪音區(qū)。216。 風(fēng)扇進(jìn)風(fēng)口受阻擋所產(chǎn)生的 噪音比其出風(fēng)口受阻擋產(chǎn)生 的噪音大好幾倍， 所以一般 應(yīng)保證風(fēng)扇進(jìn)風(fēng)口離阻擋物 至少 30mm的距離 ，以免產(chǎn)生 額外的噪音。216。 對于風(fēng)扇冷卻的機(jī)柜，在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)房內(nèi)噪音不得超過 55dB，在普通民房內(nèi)不得超過 65dB。62風(fēng)扇的基本定律及噪音的評估方法風(fēng)扇的基本定律及噪音的評估方法v風(fēng)扇的噪音問題216。 對于不得不采用大風(fēng)量，高風(fēng)壓風(fēng)扇從而產(chǎn)生較大噪音的情況，可以在機(jī)柜的進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口、前后門內(nèi)側(cè)、風(fēng)扇框面板、側(cè)板等處在不影響進(jìn)風(fēng)的條件下貼吸音材料，吸音效果較好的材料主要是多孔介質(zhì)，如玻璃棉，厚度越厚越好?！?16。 有時由于沒有合適的風(fēng)機(jī)而選擇了轉(zhuǎn)速較高的風(fēng)機(jī)，在保證設(shè)計風(fēng)量的條件下，可以通過調(diào)整風(fēng)機(jī)的電壓或其他方式降低風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，從而降低風(fēng)扇的噪音。相應(yīng)的噪音降低變化按下式計算： N2 = N1 + 50 log10 (RPM2/RPM1) 63風(fēng)扇的基本定律及噪音的評估方法風(fēng)扇的基本定律及噪音的評估方法v風(fēng)扇的噪音問題216。 【 案例 】 ： 一電源模塊采用一個軸流風(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)控點的溫度高于 85℃ 才全速運轉(zhuǎn)，其余情況風(fēng)扇必須半速運轉(zhuǎn)。已知風(fēng)扇全速運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)速為2023RMP，噪音為 40db，求在半速運轉(zhuǎn)時風(fēng)扇的噪音為多少？如果已知全速運轉(zhuǎn)時風(fēng)扇的工作點為 (50CFM,)，試求風(fēng)扇在半速運轉(zhuǎn)時的工作點。 解：根據(jù)風(fēng)扇定律 N2 = N1 + 50 log10 (RPM2/RPM1) ＝ 40