【正文】 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== ηf=th(ml)/ml=th()/= 傳熱單元數(shù)：NTU＝hη0A/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。 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)。 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。 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)。 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。 【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。L/de 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。 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。 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。 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)。 模塊 有風(fēng)扇端的通風(fēng)面積: Sfan=(φin2－φhub2) 無風(fēng)扇端的通風(fēng)面積S=() Sfan 216。 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。 對(duì)通風(fēng)機(jī)箱 WT=(Ss+4St/3+2Sb/2)Δt +4σεTm3ΔT+1000uAΔT 216。 機(jī)箱的熱設(shè)計(jì)計(jì)算216。 尼古拉茲采用人工粗糟管進(jìn)行試驗(yàn)得出了沿程阻力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式： 紊流光滑區(qū)：4000Re105, λ采用布拉修斯公式計(jì)算： λ＝、非園管道沿程阻力的計(jì)算 引入當(dāng)量水力半徑后所有園管的計(jì)算方法與公式均可適用非園管，只需把園管直徑換成當(dāng)量水力直徑。 顯然層流狀態(tài)下只存在粘性引起的摩檫阻力，而紊流狀態(tài)下除摩檫阻力外還存在由于質(zhì)點(diǎn)相互碰撞、混雜所造成的慣性阻力，因此紊流的阻力較層流阻力大的多。、層流、紊流與雷諾數(shù) 層流：流體質(zhì)點(diǎn)互不混雜，有規(guī)則的層流運(yùn)動(dòng)。 沿程阻力：在邊界沿程不變的區(qū)域，流體沿全部流程的摩檫阻力。 水力半徑：總流過過流斷面面積A與濕周x之比稱為水力半徑，應(yīng)符號(hào)R表示，單位M。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。如數(shù)量以體積衡量稱為體積流量Q；單位為m3/s(CFM)；如數(shù)量用重量衡量稱為重量流量G，單位為Kg/s。在紊流時(shí)，如果管長(zhǎng)與管內(nèi)徑之比L/d50則可忽略入口效應(yīng)，實(shí)際上多屬于此類情況。這段距離稱為入口段。 水平夾層的自然對(duì)流換熱問題分為三種情況： (1) 熱面朝上，冷熱面之間無流動(dòng)發(fā)生，按導(dǎo)熱計(jì)算； (2) 熱面朝下，1700,按導(dǎo)熱計(jì)算； (3) 有限空間的自然對(duì)流換熱方程式： Nu=C()m(δ/h)n 定型尺寸為厚度δ，定性溫度為冷熱壁面的平均溫度Tm=(tw1+tw2 )、流體受迫流動(dòng)換熱 管內(nèi)受迫流動(dòng)的特征表現(xiàn)為：流體流速、管子入口段及溫度場(chǎng)等因素對(duì)換熱的影響。溫度變化率不超過1℃/min，溫度變化范圍不超過20℃，此指標(biāo)要求可根據(jù)產(chǎn)品不同由廠家自行調(diào)整；F、元器件的冷卻劑及冷卻方法應(yīng)與所選冷卻系統(tǒng)及元件相適應(yīng)，不會(huì)因此產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)或電解腐蝕；G、冷卻系統(tǒng)的電功率一般為所需冷卻熱功率的3%一6%；H、冷卻時(shí)，氣流中含有水分，溫差過大，會(huì)產(chǎn)生凝露或附著，防止水份及其它污染物等導(dǎo)致電氣短路、電氣間隙減小或發(fā)生腐蝕。c、在自然對(duì)流中，熱流通道盡可能短，橫截面積應(yīng)盡量大；d、冷卻氣流流速不大時(shí)，元件按叉排方式排列，提高氣流紊流程度、增加散熱效果；e、發(fā)熱元件不安裝在機(jī)殼上時(shí)，與機(jī)殼之間的距離應(yīng)35—40cm。C、合理布局準(zhǔn)則：a、將發(fā)熱量大的元件安裝在條件好的地方，如靠近通風(fēng)孔；b、將熱敏元件安裝在熱源下面。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。、導(dǎo)熱導(dǎo)熱的設(shè)計(jì)規(guī)范比較多，挑一些比較常見的羅列具體如下：A、進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口之間的通風(fēng)路徑須經(jīng)過整個(gè)散熱通道，一般進(jìn)風(fēng)口在機(jī)箱下側(cè)方角上，出風(fēng)口在機(jī)箱上方與其最遠(yuǎn)離的對(duì)稱角上；B、避免將通風(fēng)孔及排風(fēng)孔開在機(jī)箱頂部朝上或面板上；C、為防止氣流回流，進(jìn)口風(fēng)道的橫截面積應(yīng)大于各分支風(fēng)道截面積之和；D、對(duì)靠近熱源的熱敏元件，采用物理隔離法或絕熱法進(jìn)行熱屏蔽。降額是最需要考慮的降耗方式，假設(shè)一根細(xì)導(dǎo)線，標(biāo)稱能通過10A的電流，電流在其上產(chǎn)生的熱量就較多，把導(dǎo)線加粗，增大余量，標(biāo)稱通過20A的電流，則同樣都是通過10A電流時(shí)，因?yàn)閮?nèi)阻產(chǎn)生的熱損耗就會(huì)減小，熱量就小。器件選型時(shí)盡量選用發(fā)熱小的元器件，如片狀電阻、線繞電阻(少用碳膜電阻)；獨(dú)石電容、鉭電容(少用紙介電容)；MOS、CMOS電路(少用鍺管)；指示燈采用發(fā)光二極管或液晶屏(少用白熾燈)，表面安裝器件等。、降耗降耗是不讓熱量產(chǎn)生；導(dǎo)熱是把熱量導(dǎo)走不產(chǎn)生影響；布局是熱也沒散掉但通過措施隔離熱敏感器件；有點(diǎn)類似于電磁兼容方面針對(duì)發(fā)射源、傳播路徑、敏感設(shè)備的三個(gè)措施。 風(fēng)道的設(shè)計(jì)原則 風(fēng)道盡可能短，縮短管道長(zhǎng)度可以降低風(fēng)道阻力； 盡可能采用直的錐形風(fēng)道，直管加工容易，局部阻力??； 風(fēng)道的截面尺寸和出口形狀，風(fēng)道的截面尺寸最好和風(fēng)扇的出口一致，以避免因變換截面而增加阻力損失，截面形狀可為園形，也可以是正方形或長(zhǎng)方形；、電源系統(tǒng)典型的風(fēng)道結(jié)構(gòu)吹風(fēng)方式、電源系統(tǒng)典型的風(fēng)道結(jié)構(gòu)抽風(fēng)方式