热设计是电子装备开辟中必不成少的环节.本连载从热设计的基本——传热着手,介绍根本的热设计办法.前面介绍的热传导具有清除个别内温差的后果.上篇绍的热对流,则具有下降平均温度的后果.
下面就经由过程具体的盘算来分离解释天然对流与强迫对流的情形.
热流量=天然对传播热系数×物体概况积×（概况温度-流体温度） …（2）
许多文献中都记录了盘算传热系数的公式,可以把流体的特征值带入公式中进行盘算,可以实用于所有流体.但每次盘算的时刻,都必须代入五个特征值.是以,公式（3）事先代入了空气的特征值,简化了公式.
天然对传播热系数
h=2 .51C（⊿T/L）0.25（W/m2K） …（3）
2.51是代入空气的特征值后求得的系数.假如是向水中散热,2.51须要换成水的特征值.
公式（3）消失了C.L.⊿T三个参数.C和L从表1中选择.例如,发烧板竖立和横躺时,四周空气的流淌各不雷同.对传播热系数也会随之改变,系数C就负责接收这一差别.
代表长度L与C是成对界说的.盘算代表长度的公式因物体外形而异,是以,在盘算的时刻,须要从表1中选择类似的外形.
须要留意的是,暗示大小的L位于分母.这就暗示物体越小,对传播热系数越大.
⊿T是指公式（2）中的（概况温度-流体温度）.温差变大后,传热系数也会变大.物体与空气之间的温差越大,紧邻物体那部分空气的升温越大.是以,风速加快后,传热系数也会变大.
公式（3）叫做“半理论半试验公式”.第二篇中介绍的热传导公式可以或许经由过程求解微分方程的方法求出,但天然对流与气流有关,没有完整实用的理论公式.能树立理论公式的,只有产生的气流较简略的平板垂直放置的情形.因为在这种情形下,理论上的温度鸿沟线的厚度可以盘算出来.
但是,假如发烧板程度放置,气流就会变得庞杂,盘算的难度也会增长.这种情形下,就要依据原始的理论公式,经由过程试验求出系数.也就是说,在公式（3）中,理论盘算得出的数值0.25可以直接套用,C的值则要经由过程试验求出.
天然对传播热系数无法大幅改变
图4：天然对传播热系数无法大幅改变
物体沿流淌偏向的尺寸越小,单位面积的散热量越大.天然对流的传热系数随斜率和面的曲率变更,但变更的幅度不大.而强迫空冷可以经由过程进步风速和湍流化,大幅改变传热系数.
外形和设置装备摆设对于天然对流的传热系数会产生多大的影响（图4）？举例来说,平面的传热系数h等于
2.51×0.56×（（Ts-Ta）/H）0.25,
而圆筒面的传热系数h等于
2.51×0.55×（（Ts-T<a）/H）0.25.
平面为0.56,圆筒面为0.55,不同只有2％阁下,由此可见,平面与圆筒面的传热系数不同不大.
这就意味着当发烧板竖直时,下概况的传热才能会越来越差,而上概况的传热才能根本不变.产生竖直后,下概况只受到沿竖直面的向量成分的浮力.也就是说,下概况的浮力变弱.
假设垂直时的传热系数为hv,竖直时的传热系数为hθ,物体沿垂直偏向竖直角度θ,此时,下概况的传热系数大致为：
机壳hθ=hv·（cosθ）0.25…（4）
（θ在0～60度阁下的规模内时公式成立）
假如竖直45度,传热系数将缩小8％阁下.由此可知,即使竖直发烧板,传热系数也没有太大变更.但一旦接近程度,传热系数就会急剧下降.
经由过程上面的介绍,大家应当已经明确,进步天然对传播热系数其实难度颇大.但物体越小,对传播热系数越大.比方说,我们可以采取把散热器翅片朋分成几个部分的办法.在翅片截断的地方,热鸿沟层将重置,起到阻拦鸿沟层变厚的感化,借此可以进步对传播热系数.但如许做会削减翅片的概况积,总的散热才能依旧变更不大.
强迫对传播热系数的简略单纯盘算公式
接下来看看强迫对流的传热系数.装配电扇的强迫对流的公式如下.
热流量=强迫对传播热系数×物体概况积×（概况温度-流体温度） …（5）
强迫对传播热系数的盘算也有许多种公式（图5）.
图5：强迫对流热传导的简略单纯盘算公式
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议