【正文】 時(shí)風(fēng)扇的噪音為多少？如果已知全速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)風(fēng)扇的工作點(diǎn)為 (50CFM,)，試求風(fēng)扇在半速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的工作點(diǎn)。解：根據(jù)風(fēng)扇定律N2N150(RPM2/RPM1)＝ 40＋ 50(1000/2023)P2(RPM2/RPM1)2 ＝ (1000/2023)2= =(RPM2/RPM1) ＝ 50(1000/2023)=25CFM63海拔高度對(duì)熱設(shè)計(jì)的影響及解決對(duì)策海拔高度對(duì)熱設(shè)計(jì)的影響及解決對(duì)策v海拔高度對(duì)自然冷卻條件的熱設(shè)計(jì)要求 對(duì)于自然對(duì)流，其傳熱機(jī)理是由于冷卻空氣吸熱后其密度減小，迫使重力場(chǎng)中的空氣上升而形成冷熱空氣的對(duì)流而產(chǎn)生熱量傳遞。自然對(duì)流換熱能力的變化最終體現(xiàn)在對(duì)流換熱系數(shù)的變化上，根據(jù)美國(guó)斯坦伯格的經(jīng)驗(yàn)公式，如果忽略空氣溫度的變化，可按下式計(jì)算海拔高度對(duì)自然對(duì)流的影響強(qiáng)弱。(p高空 /p海平面 )hc(高空 )， hc(海平面 )－ 分別為高空及海平面的自然對(duì)流換熱系數(shù)， W/ρ 高空 ， ρ 海平面 － 分別為高空及海平面的空氣密度， Kg/m3同樣，強(qiáng)迫對(duì)流換熱隨海拔高度的變化最終體現(xiàn)在對(duì)流換熱系數(shù)的變化上，美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，低于 5000米以下的高空，如果忽略空氣溫度的變化，可按 下 式計(jì)算海拔高度對(duì)強(qiáng)迫風(fēng)冷換熱影響的強(qiáng)弱。層流： hc(高空 )＝ hc(海平面 )(ρ 高空 /ρ 海平面 )湍流： ρ 海平面 )p高空 ， p海平面 － 分別為高空及海平面的空氣壓力，帕斯卡65海拔高度對(duì)熱設(shè)計(jì)的影響及解決對(duì)策海拔高度對(duì)熱設(shè)計(jì)的影響及解決對(duì)策v自然對(duì)流時(shí)的解決對(duì)策預(yù)先計(jì)算出海拔高度對(duì)自然對(duì)流換熱系數(shù)的影響大小，通過(guò)增加相應(yīng)的對(duì)流換熱面積來(lái)彌補(bǔ)高空換熱能力的減弱，按下式計(jì)算：F對(duì)流 (高空 )＝ F對(duì)流 (海平面 )/(ρ 高空 /ρ 海平面 )66海拔高度對(duì)熱設(shè)計(jì)的影響及解決對(duì)策海拔高度對(duì)熱設(shè)計(jì)的影響及解決對(duì)策v強(qiáng)迫對(duì)流時(shí)的解決對(duì)策216。 提高風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速ρ 海平面 /ρ 高空 ,PT Rth(js)Rth(js)Rth(js)－器件結(jié)到散熱器的熱阻， ℃ /W。Rjc－ Rcs℃ /W，可根據(jù)從器件使用手冊(cè)中查得的值乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)得到。Rb216。PT Rth(ja)=Rsa+Rjc+Rcs+RbRth(ja)－器件結(jié)到環(huán)境的熱阻， ℃ /W。 [案例 1]30A模塊中，輸出二極管處散熱器的臺(tái)面溫度為 ℃ ，二極管的最大結(jié)溫為 175 ℃ ，結(jié)殼熱阻為 ℃ /W， 接觸熱阻為 ℃ /W， 絕緣墊片的熱阻為 ℃ /W， 計(jì)算二極管的工作結(jié)溫。℃216。如把 [案例 1]中的二極管在一散熱器中央，散熱器的熱阻為 ℃ 。Tj=Ta+℃69熱仿真技術(shù)v為什么要進(jìn)行熱仿真分析？216。提高產(chǎn)品的性能及可靠性。 更快地將產(chǎn)品投放市場(chǎng)。 降低設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和重復(fù)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的費(fèi)用。 減少試驗(yàn)和測(cè)量的次數(shù)。 電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)軟件是基于計(jì)算傳熱學(xué)技術(shù)（ NTS）和計(jì)算流體力學(xué)技術(shù)（ CFD）發(fā)展電子設(shè)備散熱設(shè)計(jì)輔助分析軟件，它可以幫助熱設(shè)計(jì)工程師驗(yàn)證、優(yōu)化熱設(shè)計(jì)方案，滿足產(chǎn)品快速開(kāi)發(fā)的需要，并可以顯著降低產(chǎn)品驗(yàn)證熱測(cè)試的工作量。 目前商業(yè)的熱設(shè)計(jì)軟件種類繁多，有基于有限體積法的 Flotherm、 Ideas、 Icepack、 Tas－ Harvardit、 Betasoft，及基于有限元的 Ansys等，其中Flotherm、 Ideas、 Icepack占據(jù)大部分的市場(chǎng)份額 。 對(duì)產(chǎn)品的溫度場(chǎng)作出預(yù)測(cè)，使我們?cè)谶M(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)時(shí)關(guān)注熱點(diǎn)區(qū)域。 進(jìn)行各種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣分析，得出最佳的設(shè)計(jì)方案。 對(duì)產(chǎn)品的風(fēng)路進(jìn)行優(yōu)化，最大限度的提高散熱效率。所以仿真軟件結(jié)果的可靠性決定于熱設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)及理論水平。 Ansys軟件是由美國(guó) Ansys公司推出的多物理場(chǎng)有限元仿真分析軟件，涉及結(jié)構(gòu)、熱、計(jì)算流體力學(xué)、聲、電磁等學(xué)科，能夠有效地進(jìn)行各種場(chǎng)的線性和非線性計(jì)算及多種物理場(chǎng)相互影響的耦合分析。 Flortran是該軟件面向流場(chǎng)分析研究的專用模塊。73熱仿真技術(shù)vFlothermal Flotherm是英國(guó)的 FLOMERICS公司開(kāi)發(fā)的電子設(shè)備熱設(shè)計(jì)軟件，其最顯著的特點(diǎn)是針對(duì)電子設(shè)備的組成結(jié)構(gòu)，提供的熱設(shè)計(jì)組件模型，根據(jù)這些組件模型可以快速的建立機(jī)柜、插框、單板、芯片、風(fēng)扇、散熱器等電子設(shè)備的各組成部分。前處理包括 Project Project Manager用于項(xiàng)目管理、物性參數(shù)、網(wǎng)格參數(shù)、計(jì)算參數(shù)的設(shè)定等； Drawing模型的界面和計(jì)算網(wǎng)格劃分工具。Board中的互動(dòng)操作，就可以完成具體的建模工作。 求解器是Flosolve模塊，它可以完成模型的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)和流場(chǎng)計(jì)算。74熱仿真技術(shù)vICEPAKICEPAK是全球 CFD的領(lǐng)導(dǎo)者 FLUENT公司通過(guò)集成 ICEM CFD公司的網(wǎng)格劃分及后處理技術(shù)而開(kāi)發(fā)成功的針對(duì)電子設(shè)備冷卻分析的專用熱設(shè)計(jì)軟件。建模能力 ： 216。 求解器 ： Fluent求解器能夠求解多種流體介質(zhì)問(wèn)題；能夠求解結(jié)構(gòu)化，非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格問(wèn)題；支持網(wǎng)絡(luò)并行。 在操作流程上面的差異如果軟件使用者具有足夠的熱設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，則完全可以省略試驗(yàn)驗(yàn)證的環(huán)節(jié)。216。 一次電源模塊的熱設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)隨著電源模塊功率密度的升高，熱設(shè)計(jì)已逐漸成為瓶頸問(wèn)題。分散式散熱成為解決這一難題的主要技術(shù)。 二次電源模塊熱設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì) 二次電源模塊正朝著高效率、超輕、超薄、高功率密度的方向發(fā)展。77熱設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)v大功率 UPS及變頻器熱設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)216。 由于傳統(tǒng)的型材散熱器傳熱效率最低，而以 鏟齒散熱器 /針裝散熱器 /釬焊 /插片成型散熱器為代表的新的散熱器成型方式將逐步取代傳統(tǒng)笨重的型材散熱器。216。應(yīng)用熱管技術(shù)可以有效減小散熱器的體積，減小傳導(dǎo)熱阻。Material Effective Thermal ConductivityHeat Pipes1 50,000200,000176。W/mCCopper 386176。W/mC 78熱設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)v分散式散熱技術(shù)216。 優(yōu)勢(shì)可以自由根據(jù)各部分的損耗大小來(lái)設(shè)計(jì)散熱器，從而保證散熱器的最佳化。散熱器可以自由置于最有利的通風(fēng)位置，從而提高散熱器的散熱效率。可以最大限度的發(fā)揮風(fēng)扇的作用，提高了風(fēng)扇的利用率。由于散熱器分散，部分區(qū)域的功率管可以省掉導(dǎo)熱絕緣膜。產(chǎn)品的功率密度可以達(dá)到很高。 劣勢(shì)由于各部分散熱器已達(dá)到最佳化，散熱器抗熱沖擊能力會(huì)減弱，應(yīng)引起特別關(guān)注。 什么叫熱管？熱管是一種具有高效導(dǎo)熱性能的傳熱器件。216。? 1960~1970年：發(fā)明熱管并成功應(yīng)用于航天事業(yè) 1942~1944年， R. S. Gaugler提出了現(xiàn)代熱管的原理，但未實(shí)際應(yīng)用； 1963年， G. M. Grover再次提出了這一原理，并以熱管命名； 六十年代，成功應(yīng)用于空間飛行和原子反應(yīng)堆；? 七十年代至今：熱管在地面上各領(lǐng)域的應(yīng)用蓬勃發(fā)展81熱設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)216。熱管內(nèi)部為真空，一般都有吸液芯。 82熱設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)216。熱管的基本結(jié)構(gòu)－ 毛細(xì)吸液芯84 高 高即品質(zhì)因數(shù) 要大熱設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)216。熱管的基本結(jié)構(gòu)－ 常用介質(zhì)常用介質(zhì)86熱設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)熱源（ SOURCE）汽化潛熱熱沉（ SNIK）凝結(jié)為液體 放熱段蒸發(fā)為蒸氣 加熱段籍助于工質(zhì)的相變潛熱傳輸熱量（潛熱 顯熱）（理論上 ΔT 0）216。 熱管的工作原理之二88熱設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)冷凝液籍助重力回流，優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單工作可靠注意： ； 熱管的工作原理之三－ 重力熱管工作原理89熱設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)：冷凝液回收方式 熱管形式重力 重力熱管毛細(xì)力 標(biāo)準(zhǔn)熱管離心力 回轉(zhuǎn)熱管v熱管技術(shù)216。熱管的形式分離型熱管平板型熱管 91熱設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)由于熱管的特有結(jié)構(gòu)，使它具有許多獨(dú)特的性質(zhì)，它的應(yīng)用正是以這些特性為基礎(chǔ)。倍v熱管技術(shù)216。熱管的特性對(duì)實(shí)心銅棒： ℃ 式中： A—— 銅棒的橫截面積對(duì)于銅熱管：如 93熱設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)216。熱管正常工作時(shí)，內(nèi)部處于汽液兩相的平衡狀態(tài)Eq.所以216。熱管的特性－傳熱方向的可逆性96熱源：熱流體的對(duì)流，熱固體的輻射熱，固體的導(dǎo)熱單向傳熱：熱二極管，美國(guó)阿拉斯加輸油管道的永久凍土層熱管保護(hù)系統(tǒng)， 114000支熱管，長(zhǎng)度最長(zhǎng)可達(dá) 21m。溫度控制：可控?zé)釋?dǎo)熱管。熱管的特性－ 對(duì)外界要求的適應(yīng)性97熱設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)216。R3：蒸發(fā)段吸液芯的（徑向）導(dǎo)熱熱阻R4：蒸發(fā)段內(nèi)表面的 熱管傳熱的熱阻模型99熱設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)v熱管技術(shù) 熱管的應(yīng)用（一）空間飛行器 溫度控制：衛(wèi)星航天飛行器宇宙服 高傳熱量小溫差的傳熱100熱設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)v熱管技術(shù) 熱管的應(yīng)用（二）核反應(yīng)堆核反應(yīng)堆堆芯的熱控制。傳熱溫差??；102熱設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)v熱管技術(shù) 熱管的應(yīng)用余熱回收系統(tǒng) :熱管鍋爐、熱管省煤器、熱管空預(yù)器103熱設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)v熱管技術(shù) 熱管的應(yīng)用余熱回收系統(tǒng)高爐熱風(fēng)爐余熱回收 水泥窯爐余熱發(fā)電窯爐余熱回收 有效的散熱已成為十分重要的問(wèn)題，常規(guī)金屬（單相）散熱器已無(wú)法滿足不斷增長(zhǎng)的散熱要求，高效、被動(dòng)、緊湊型的相變散熱器 —— 熱管散熱器的應(yīng)用已勢(shì)在必行。 計(jì)算機(jī) CPU用熱管散熱器176。C/W at 400 ft/min 114熱設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)v熱管技術(shù)216。 ThermaBase?sinks傳熱效率較傳統(tǒng)的型材散熱器高。 風(fēng)扇尺寸或數(shù)量的減少可以有效降低成本。 對(duì)冷卻風(fēng)量的需求減小可以降低系統(tǒng)的噪音。散熱器較輕可以減少振動(dòng)損壞。元器件的布局具有更大的靈活性。116熱設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)v熱管技術(shù)216。heatInternal structure of a ThermaBase? Heat Sinkv熱管技術(shù)216。heatThermaBase?sinks 的工作原理119熱設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)v熱管技術(shù)216。plane材料： AL MR－ 162。Fill fluid：丙酮216。尺寸： 120總結(jié)v回顧所學(xué)的內(nèi)容本課程詳細(xì)講述了風(fēng)路的設(shè)計(jì)方法、產(chǎn)品的熱設(shè)計(jì)計(jì)算方法、風(fēng)扇的基本定律及噪音的評(píng)估方法 、海拔高度對(duì)熱設(shè)計(jì)的影響及解決對(duì)策、熱仿真技術(shù)、熱設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì) 大家在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中遇到一般實(shí)際的熱設(shè)計(jì)問(wèn)題，都可以根據(jù)本課程講述的