【文章內(nèi)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(shè)計(jì)的計(jì)算方法熱設(shè)計(jì)的計(jì)算方法v型材散熱器的計(jì)算216。 對流換熱系數(shù)的計(jì)算強(qiáng)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(shè)計(jì)的計(jì)算方法熱設(shè)計(jì)的計(jì)算方法v型材散熱器的計(jì)算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 =λ f L/deρ V22/2+ζρ V22/2λ f沿程阻力系數(shù)L流向長度 (m)de當(dāng)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(shù)計(jì)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(yùn)動粘度系數(shù)（ m2/s），從文獻(xiàn)中查找48熱設(shè)計(jì)的計(jì)算方法熱設(shè)計(jì)的計(jì)算方法v型材散熱器的計(jì)算216。 散熱器的流阻計(jì)算 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)： ζ 1＝ (1A1A2) 按大面積流速計(jì)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(yàn)值。 49熱設(shè)計(jì)的計(jì)算方法熱設(shè)計(jì)的計(jì)算方法v型材散熱器的計(jì)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(jì)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(jì)算： λ =64/Re＝ 64 ν /Vde 沿程阻力按下式計(jì)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(jì)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(shè)計(jì)的計(jì)算方法熱設(shè)計(jì)的計(jì)算方法v型材散熱器的計(jì)算216。 【案例】續(xù) 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=V L/ν =5 106= 104 努謝爾特?cái)?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(jì)算結(jié)果表面，散熱器及風(fēng)扇選型是合理的。51熱設(shè)計(jì)的計(jì)算方法熱設(shè)計(jì)的計(jì)算方法v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(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52熱設(shè)計(jì)的計(jì)算方法熱設(shè)計(jì)的計(jì)算方法v冷板的計(jì)算方法216。 傳熱計(jì)算計(jì)算冷板的換熱系數(shù) ： h= JGCpPr2/3 計(jì)算肋片的效率 m=(2h/λδ) ， 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(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， η 0＝ 1－ Ar(1η f)/A計(jì)算傳熱單元數(shù) NTU＝ hη 0A/qmCp 計(jì)算冷板散熱器的臺面溫度 ts=(eNTUt2t1)/(eNTU1)53熱設(shè)計(jì)的計(jì)算方法熱設(shè)計(jì)的計(jì)算方法v冷板的計(jì)算方法216。 流體流動阻力計(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)入冷板時入口的損失系數(shù) Kc=f(Re,σ )： 根據(jù)雷諾數(shù) Re及 σ 從GJB/Z2792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/Z2792圖 12－ 18查得計(jì)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(shè)計(jì)的計(jì)算方法熱設(shè)計(jì)的計(jì)算方法v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。 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55熱設(shè)計(jì)的計(jì)算方法熱設(shè)計(jì)的計(jì)算方法v冷板的計(jì)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(shè)計(jì)的計(jì)算方法熱設(shè)計(jì)的計(jì)算方法v冷板的計(jì)算方法216。 【案例】續(xù)確定風(fēng)扇的工作點(diǎn)Re=deG/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=57熱設(shè)計(jì)的計(jì)算方法熱設(shè)計(jì)的計(jì)算方法v冷板的計(jì)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(jì)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(diǎn)即為風(fēng)扇的工作點(diǎn)，即為 (170CFM， )，工作點(diǎn)對應(yīng)的風(fēng)速為 。58熱設(shè)計(jì)的計(jì)算方法熱設(shè)計(jì)的計(jì)算方法v冷板的計(jì)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(jì)方案滿足散熱要求。 59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 Airflow CFM2=CFM1(RPM2/RPM1) WRONG!CFM216