【文章內容簡介】 。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 寬 )/(長＋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 寬 )/(長＋寬 )， m46熱設計的計算方法熱設計的計算方法v型材散熱器的計算216。 對流換熱系數的計算強迫對流 層流 Ref105hc＝ ()λ 空氣 湍流 Ref105hc＝ ()λ 空氣 216。 肋片效率 對直齒肋：η =th(mb)/(mb))m=(2hc/λδ 0)δ 0： 肋片根部厚度 (m)　　　　　　 b.肋高 (m)　　　　47熱設計的計算方法熱設計的計算方法v型材散熱器的計算216。 散熱器的流阻計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 =λ f L/deρ V22/2+ζρ V22/2λ f沿程阻力系數L流向長度 (m)de當量水利直徑 (m)， de=4A流通 /濕周長 V斷面流速 (m/s)沿程阻力系數計算 λ f層流區(qū)： Re=Vd/υ≤ 2300λ f=64/Re紊統(tǒng)光滑區(qū) 4000Re105λ f=υ 運動粘度系數（ m2/s），從文獻中查找48熱設計的計算方法熱設計的計算方法v型材散熱器的計算216。 散熱器的流阻計算 局面阻力系數 ζ 突然擴大 按小面積流速計算的局部阻力系數： ζ 1＝ (1A1A2) 按大面積流速計算的局部阻力系數： ζ 2＝ (1A2/A1) 突然縮小 可從相關的資料中查閱經驗值。 49熱設計的計算方法熱設計的計算方法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。風扇采用PAPST 4656Z ，風扇功率 19W，最大風量為 160m3/h，壓頭為 70Pa. 風道阻力曲線的計算 入口面積： Fin= D2 = = 流通面積： Ff=FinFc== 103m2 水力直徑： de＝ 4Ff/x=4 103/= 103m 由于風速較低，一般最大不會超過 6m/s，雷諾數 2300，沿程阻力系數按下式計算： 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) 50熱設計的計算方法熱設計的計算方法v型材散熱器的計算216。 【案例】續(xù) 確定風扇的工作點 10KVA UPS 的選擇風扇為 PAPST 4656Z，我們把風道曲線與風扇的曲線進行疊加，其交點即為風扇的工作點，給工作點對應的風速為 5m/s，壓力為 35Pa. 散熱器的校核計算 雷諾數 Ref=V L/ν =5 106= 104 努謝爾特數： Nuf==( 104)=157 對流換熱系數： 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 = 計算結果表面，散熱器及風扇選型是合理的。51熱設計的計算方法熱設計的計算方法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 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 (μ 、 Cp、 ρ 、 Pr)。流體的質量流速和雷諾數 G=qm/Af Re=deG/μ 根據雷諾數確定流體的狀態(tài) (層流或紊流 )， Re1800, 層流， Re105, 湍流根據流體的狀態(tài) (層流或紊流 )計算考爾本數 J Re1800,層流 J=6/Re Re105,湍流 J= 也可以根據齒形及雷諾數從 GJB/Z 2792 圖 12－ 18查得52熱設計的計算方法熱設計的計算方法v冷板的計算方法216。 傳熱計算計算冷板的換熱系數 ： h= JGCpPr2/3 計算肋片的效率 m=(2h/λδ) ， η f=th(ml)/ml（也可以根據 ml值查相應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 NTU＝ hη 0A/qmCp 計算冷板散熱器的臺面溫度 ts=(eNTUt2t1)/(eNTU1)53熱設計的計算方法熱設計的計算方法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查空氣進入冷板時入口的損失系數 Kc=f(Re,σ )： 根據雷諾數 Re及 σ 從GJB/Z2792圖 12－ 16及圖 12－ 16查得 查摩擦系數 f=f(Re,σ )： 根據雷諾數 Re從 GJB/Z2792圖 12－ 18查得計算流動阻力 △ P＝ G2[(Kc+1σ 2)+2(ρ 2/ρ 11)+fρ 1A/(Afρ m)(1σ 2Ke)ρ 1/ρ 2]/(2ρ 1)54熱設計的計算方法熱設計的計算方法v冷板的計算方法216。 判斷準則 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扇55熱設計的計算方法熱設計的計算方法v冷板的計算方法216。 案例： 10KVAUPS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 ++)=56熱設計的計算方法熱設計的計算方法v冷板的計算方法216。 【案例】續(xù)確定風扇的工作點Re=deG/μ =deqm/μ Af在 40℃ 空氣的物性參數為： μ ＝ 106kg/,ρ １ ＝Re=( 103 qm1/(60 106 )=qm1(qm1的單位為： CFM)σ =Af/Ac=57熱設計的計算方法熱設計的計算方法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的風扇流量相加，靜壓不變，得出兩個風扇并聯后的靜壓曲線，再把上表的數據繪制成風道曲線并與風扇靜壓曲線進行畫在同一張圖上，其交點即為風扇的工作點，即為 (170CFM， )，工作點對應的風速為 。58熱設計的計算方法熱設計的計算方法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 質量流速 G=qm/Af = = 雷諾數 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 ： NTU＝ hη 0A/qmCp= = 冷板的表面溫度 ： Ts=(eNTUt2t1)/(eNTU1)= ℃ 70℃ 冷板設計方案滿足散熱要求。 59風扇的基本定律及噪音的評估方法風扇的基本定律及噪音的評估方法v風扇定律 Basic (corrected) fan laws When fan speed changes When air density changes Airflow CFM2=CFM1(RPM2/RPM1) WRONG!CFM216