如何计算散热器的散热功率
如何计算散热器的散热功率
Calculation Corner
Estimating Parallel Plate-Fin Heat Sink Thermal Resistance
Robert E. Simons, Associate Editor, IBM Corporation
As noted previously in this column, the trend of increasing electronic module power is making it more and more difficult to cool electronic packages with air. As a result there are an increasing number of applications that require the use of forced convection air-cooled heat sinks to control module temperature. An example of a widely used type of heat sink is the parallel plate configuration shown in Figure 1.
Figure 1. Parallel plate fin heat sink configuration.
In order to select the appropriate heat sink, the thermal designer must first determine the maximum allowable heat sink thermal resistance. To do this it is necessary to know the maximum allowable module case
temperature, T
case , the module power dissipation, P
mod
, and the thermal
resistance at the module-to-heat sink interface, R
int
. The maximum
allowable temperature at the heat sink attachment surface, T
base
, is given by
The maximum allowable heat sink resistance, R max , is then given by
where T air-in , is the temperature of the cooling air at the inlet to the heat
sink passages. At this point many thermal engineers will start looking at heat sink vendor catalogs (or more likely today start searching vendors on the internet) to find a heat sink that will fit in the allowable space and provide a heat sink thermal resistance, R hs , less than R max at some
specified flow rate. In some cases, it may be useful to do a sizing to estimate R hs for various plate-fin heat sink designs to determine if a
feasible design configuration is possible. The remainder of this article will provide the basic equations to do this. The thermal resistance of the heat sink is given by
where h is the convective heat transfer coefficient, A base is the exposed
base surface area between fins, N fin is the number of fins, fin is the fin
efficiency, and A fin is the surface area per fin taking into account both
sides of the fin.
To proceed further it is necessary to establish the maximum
allowable heat sink volume in terms of width, W, height, H, and length in the flow direction, L. It is also necessary to specify a fin thickness, t fin . Using these parameters the gap, b, between the fins may be determined from
The exposed base surface area may then be determined from
and the heat transfer area per fin from
At this point it is necessary to specify the air flow rate either in terms of the average velocity, V, between the fins or a volumetric flow rate, G. If a volumetric flow rate is used, the corresponding air velocity between the fins is
To determine the heat transfer coefficient acting upon the fins, an equation developed by Teertstra et al. [1] relating Nusselt number, Nu, to Reynolds number, Re, and Pr number, Pr, may be employed. This equation is
The Prandtl number is
the specific heat of air at where is the dynamic viscosity of air, c
p
constant pressure, and k is the thermal conductivity of air. The Reynolds number used in (8) is a modified channel Reynolds number defined as
where is the density of air. Equation (8) is based upon a composite model spanning the developing to fully developed laminar flow regimes and was
validated by the authors [1] by comparing with numerical simulations over
< 175) a broad range of the modified channel Reynolds number (0.26 < Re
b
and with some experimental data as well. Using the Nusselt number obtained in (8) the heat transfer coefficient is given by
Note: Kfin should be K. 20051017 is the thermal conductivity of the heat sink material. The
where k
fin
efficiency of the fins may be calculated using
where m is given by
Using these equations it is possible to estimate heat sink thermal performance in terms of the thermal resistance from the temperature at the base of the fins to the temperature of the air entering the fin passages. It may be noted that the relationship for Nusselt number (8) includes the effect of the temperature rise in the air as it flows through the fin
, to the base of the passages. To obtain the total thermal resistance, R
tot
heat sink it is necessary to add in the thermal conduction resistance
across the base of the heat sink. For uniform heat flow into the base R
tot
is given by
For purposes of illustration these equations were used to estimate heat sink thermal resistance for a 50 x 50 mm aluminum heat sink. The effect of increasing the fin height and the number of fins is shown in Figure 2 for a constant air velocity and in Figure 3 for a constant volumetric flow rate. In both cases it may be seen that there are limits to how much heat sink thermal resistance may be reduced by either increasing fin length or adding more fins. Of course to determine how a heat sink will actually perform in a specific application it is necessary to determine
the air velocity or volumetric flow rate that can be delivered through the heat sink. To do this it is necessary to estimate the heat sink pressure drop characteristics and match them to the fan or blower to be used. This is a topic for consideration in a future article.
Figure 2. Effect of fin height and number of fins on heat sink thermal resistance at an air velocity of 2.5 m/s (492 fpm).
Figure 3. Effect of fin height and number of fins on heat sink thermal resistance at a volumetric air flow rate of 0.0024 m3/s (5 CFM).
References
1. Teertstra, P., Yovanovich, M.M., and Culham, J.R., "Analytical Forced Convection Modeling of Plate Fin Heat Sinks," Proceedings of 15th IEEE Semi-Therm Symposium, pp. 34-41, 1999.
如何计算散热器的散热功率
计算角
估计平行板翅式散热器的热阻
罗伯特E西蒙斯，副主编，IBM公司
正如以前在本专栏中，增加电力电子模块的趋势正在使越来越多的困难与空气冷却电子封装。结果有一个应用程序，需要强制对流风冷散热器来控制模块的温度越来越多。的一个广泛使用的散热器类型的例子是平行板的配置如图1所示。
图1。平行板翅式散热器的配置。
为了选择合适的散热器，热设计者必须首先确定最大允许散热器热阻。要做到这一点，要知道最大允许模块外壳温度，TCASE，模块的功耗，PMOD，并在模块到散热片接口，RINT热阻。最大的散热片附着在表面，TBASE，允许温度由下式给出
允许的最大散热片电阻，R最大，然后给出
在新台的，是冷却空气入口温度对散热器的通道。在这一点上许多热工程师将开始在散热器供应商目录（或更可能今天开始在互联网上搜索供应商）希望找到一个散热器，将适合在允许的空间，并提供一个散热器热阻，RHS，小于R最大在某些特定的流量。在某些情况下，它可能是有用的做大小来估计各种板翅式散热器设计RHS，以确定是否一个可行的设计配置是可能的。本文的其余部分将提供基本方程来做到这一点。该散热器的热阻由下式给出
其中h是对流换热系数，侮是裸露的基地面积鳍片之间，Nfin是数量的鳍，鳍鳍效率，AFIN 是每鳍表面积考虑到双方的鳍。
要继续进一步就必须建立在宽度，W，高度H，并在流动方向上所允许的最大长度散热器体积，L.还必须指定一个翅片厚度，tfin。使用这些参数的差距，B之间的鳍，可确定从
基面的暴露面积，然后确定可能从
和每翅片换热面积从
此时有必要指定的平均速度，V之间的鳍或体积流量，G.，条款空气流速或者如果体积流量
使用，相应的鳍之间的空气流速是
要确定传热系数后，鳍，由Teertstra等人开发一个公式行事。[1]与努塞尔数，怒族，以雷诺数，重，和Pr数，镨，可受聘。这个方程
普朗特数
其中是空气动力粘度，CP的空气定压比热，k是空气的导热系数。雷诺数使用（8）修改后的通道雷诺数定义为
其中是空气密度。方程（8）是基于一个复合跨越发展，充分发展层流制度，由作者验证模型[1]与数值模拟比较多的修改后的通道雷诺数（0.26 <篮板<175）广泛与以及一些实验数据。使用努塞尔数获得（8）的传热系数由下式给出
注：Kfin应K. 20051017
其中kfin是散热器材料的热导率。翅片效率的计算可使用
其中m是给予
利用这些方程的估计是可能的散热片从热电阻的温度在鳍基地的通道，进入空气温度条件鳍的散热性能。这可能是注意到，努塞尔数（8）关系包括空气中的温度升高的影响，因为它通过翅片通道流动。要获得总热阻，Rtot，对散热器有必要在热传导阻力增加整个散热器的基地群。对于进入基地Rtot均匀热流由下式给出
为了便于说明这些公式被用于估计为50 ×50毫米铝质散热片散热片的热阻。在增加翅片高度和翅片数的影响如图所示为一个恒定风速2和图恒定的体积流量3。在这两种情况下，可以看出有多少散热器的热阻可减少或增加鳍鳍长度或增加更多的限制。当然，以确定如何将散热片实际执行中的具体应用，有必要确定风速或体积流量，可以通过散热片传递。为此，有必要估计散热器压降特性和匹配给风扇或鼓风机使用。这是在以后的文章中审议的议题。
图2。翅片高度和散热器上以2.5米/秒（492 FPM）空气流速热阻鳍数的影响。
图3。翅片高度和容积在0.0024空气流速对散热器热阻鳍数的影响立方米/秒（5 CFM）。
车用散热器散热面积的计算
车用散热器散热面积的计算 一、散热量的确定 1．用户已给散热量的按已给散热量计算. 2．对车用柴油机可按下式进行估算：Q=（）P s式中P s表示发动机功率. 燃烧室为预燃室和涡流室的发动机取较大值P s 直接喷射式的发动机取较小值P s 增压的直喷柴油机可取P s 二、计算平均温度差Δt m 1.散热器的进水温度t s1 闭式冷却系可取t s1=95-100℃(节温器全开温度) 2.散热器出水温度t s2 t s2=t s1-Δt sΔt s是冷却水在散热器中的最大温降,对强制冷却 系可取Δt s=6-12℃ 3.进入散热器的空气温度t k1一般取t k1=40-45℃ 4.流出散热器的空气温度t k2 t k2= t k1+Δt kΔt k是空气流过散热器时的温升,可按下式计算: Δt k=Q/(3600×A Z×C P×V K×ρk) 式中A Z表示散热器芯部的正迎风面积; C P表示空气的定压比热容C P=kgf℃V K表示散热器前的空气流速,车用发动机可取V K=12-15m/s ρk表示空气密度,设定在一个大气压气温50℃下查表得ρk=1.09kg/m3
5.平均温差修正系数φ 汽车发动机的冷却形式,属于两种流体互不混合的交叉流式换热形式.与热力学的简单顺流与逆流的换热形式不同,所以要以修正系数φ对平均温度差结果进行计算修正.而φ值的大小取决于两个无量纲的参数P及R. P=(出气温度-进气温度)/(进水温度-进气温度) R=(进水温度-出水温度)/( 出气温度-进气温度) 查上表可得φ值 6.平均温差Δt m 根据传热学原理,平均温差Δt m可按下式计算: Δt m=φ{(Δt max-Δt min)/ ㏑(Δt max/Δt min)} Δt max= t s1- t k1Δt min= t s2- t k2
蒸汽散热器选型计算书
散热器选型计算说明书 一、根据客户提供的工艺参数： 蒸汽压力：10kgf/cm2温度：175℃ 热空气出风温度150℃温差按15℃，闭式循环 烤箱内腔尺寸：716*1210*4000MM 风量G=6000-7000M3/H 补新风量为20% 二、选型计算： 1．满足工艺要求的总负荷 Q1=0.24Gγ（Δt）=0.24×6500×0.9×15 =21060Kcal/h Q2=0.24Gγ（Δt2）=0.24×6500×20%×1.0×125 =39000 Kcal/h 总热负荷Q=Q1+Q2=60060Kcal/h 2．根据传热基本方程式Q=KA△Tm △T m=△Tmax - △Tmin ln△Tmax/△Tmin =（100-20）-(175-150) ln(75/30) =47.4℃ 则换热面积A=Q / ψK△Tm 根据我公司产品性能及工艺要求，初选换热系数K=33Kcal/h·m2·℃ 则换热面积A=60060 / 1.0×（33×47.4） =38.4m2 设计余量取18% 则总换热面积A=45m2
根据空气阻力小，风速较低，受风面积较大的原则，初选风速V=4m/s 则所需排管受风表面积=6500 /（3600×4）=0.45m2 根据客户提供空间尺寸，推荐参数800×500mm，受风面积为： 0.4m2 所以，初选散热器换热面积为45 m2 表面管数：11根. ￠18X2.0-38不锈钢铝复合管. 排数：8排. 3．性能复核计算： 1）此散热器净通风截面积为0.4m2 2）实际风速V=6500/（3600×0.4×0.55）=8.2m/s 查表知此温度下的空气比重γ=0.95KG/M3 5）根据我公司的散热管性能曲线图，当片距为3.0mm Vr=7.8kg/ m2·s时，散热管的空气阻力h=3.6mmWg 6)该散热排管8排，其空气阻力h=3.6×8=29mmWg 此空气阻力远小于900Pa 的风压，所以，我公司所选型号: SGL-8R-11-800-Y，换热面积为45 m2， 迎风尺寸：800X500mm。符合设计要求。 以上选型供参考。 广州捷玛换热设备有限公司 2017-03-02
暖气散热量计算方法
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首先，我们要了解，暖气片的购买单位是组，它是由多少片暖气片组成的，大多数暖气片厂 家都可以定制。其次了解暖气片的高度，市面上常见的一般有 670mm、1500mm、1800mm 三种，不同高度的暖气片散热量也不一样，高度越高散热量越大。 暖气片片数需要根据房间面积来计算的。首先选择一款性价比最高的暖气片，记住它每片的 散热量，用这个【散热量】除以 100 就得到【每平米需要的片数】，然后用【房间面积】 除以【每平米需要的片数】，就得到这个房间需要的【总片数】。举个例子：小编客厅面积 为 20 平米，选中鲁本斯塞尚大水道 1800 高的暖气片，每片的散热量是 260W，算法是： 用散热量 260W 除以 100 等于 2.6（每平米需要的片数），（房间面积）20 除以 2.6 等于 7.7，所以 20 平房间需要 8 片一组的暖气片。 最后，建议房屋密封性不好的买家在此算法的基础上多买一到两片，这样能达到更好的采暖 效果。
1）影响散热量的因素可以归结为两个方面：一是散热器本身的特点，如它的材料、形状、壁厚、焊接质量 和表面处理等；二是它的使用条件，也就是外界条件，如流过散热器的热媒种类、温度、流量，进出水的 方式，房间里的空气温度和流速，四周墙面的颜色和温度，散热器的安装方式，组装片数等。因此，不仅 不同的散热器散热性能不同，而且同一片或同一组散热器在不同外界条件下的散热性能也不相同。 散热器的散热量可用下式表示： Qs=KsFs(tp-tn)
式中 Qs——散热器的散热量（W）； Ks——散热器的传热系数［W/（m2?℃）］； Fs——散热器的散热面积（m2）； tp——散热器内热媒的平均温度（℃）； tn——散热器所在室内的空气温度（℃）。 由式中可见，温差 tp-tn 越大，散热量也越大。如果它们成直线关系变化，则 Ks 就应该是常数。但是，事 实上散热量的增大倍数要高于温差的增长倍数。 Ks 值并不能直接测得，即便有了 Qs、tp、tn 的数值之后，Ks 还和散热器的面积 Fs 有关。准确测量 Fs 是 十分困难的，而 Fs 的取值又影响到 Ks 值的大小。同一组散热器，采用的 Fs 越大，Ks 就越小；Fs 越小， Ks 就越大。由于 Ks 值不能单独用来评价散热器的优劣，可见公式 Qs=KsFs(tp-tn)用来表达散热器的热工 特性也不完全适宜。 国际标准规定，在评价散热器时，只给出散热量，而不再给出 Ks 值。 （2）由于采暖系统的热媒和管道布置方式的不同，散热器的计算选择也不相同，我们通过例题来进行分析。 【例】单管系统温降计算及散热器选择： 已知：供水温度为 95℃，回水温度为 70℃，各层热负荷如图 18 59 所示，房间设计温度为 18℃，计算 选择各层散热器。 图 18 59 【解】（1）计算立管的总热负荷
Q=6550kcal/h (2)计算立管的用水量 G=655095-70kg/h=262kg/h (3)计算立管上各段的温度 t1=95℃ t2=(95-1500262)℃=(95-5 73)℃=89 27℃
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暖气片如何选型及计算
暖气片报价如何选型及计算 机械循环热水采暖系统，摩擦阻力损失占50%，局部阻力损失占50%； 换热器按0.1-0.15MPa估算； 设计裕量:10-20%。 1MPa=10KGF/CM2=100MH2O 1MMH2O=10Pa 循环水泵如何选择? 应根据计算所得的水量G及总循环阻力H来选择水泵.与外网连接的系统应换算外网在本楼接口处的供回水压差，是否够用(城市热网一般预留压差≥5MH2O)。 金旗舰散热器的工作压力定多少是合适的? 我国暖通空调设计规范规定,采暖系统高度超过50M时就应分区设置.这时系统的静压约为55MH2O。而采暖系统的动压(推动水循环，包括换热器等)约为20M-30M H2O,动压和静压的总和约为70-90MH2O (即0.7-0.9MPa)。所以散热器的工作压力取1.0MPa已够用了。关于个别城市热网直连的情况可作特殊处理。 系统运行前的压力测试如何进行? 在系统或系数的某部分投入运行前,必须对其进行压力测试.首先,所测系统应排出空气并充满处理过的水，然后用泵将压力升到至少为工作压力的1.5倍。这一压力应该至少保持10分钟，压力下降
不超过0.02 Mpa才为合格，在压力测试过程中，应对接头，连接处和设备进行目测检查以确保无泄漏。测试人员应进行记录，该记录应包括时间、地点、观测设备以及测试的初始和终了压力等信息，也应包括注意到的可能渗漏.最后测试人员在测试记录上签字。具体测点位置及系统试压的压力值均应按施工验收规范要求确定。 热水供暖系统设计应强调哪些问题? 应从以下6方面考虑： 1、必须保证满水条件下的闭式循环,最好实现密闭式热水采暖系统； 2、必须强调供暖水质的处理及控制； 3、必须保证有足够的水量,足够的资用压头； 4、必须有良好的排气,保证水循环畅通； 5、必须考虑水力平衡,保证各组散热器均能通水； 6、对较长的直管段,必须考虑热补偿。 三散热器选择与比较 购房要注意有关供暖系统的哪些问题? 可以从7个方面加以考虑： 1、注意散热器的热负荷,即每平方米的散热量.华北地区的砖混结构住宅,一般配置70W/㎡；节能型保温建筑配置50W/㎡；华中及华东地区的独立供暖住宅，一般配置120～130W/㎡。 2、看散热器类型是否安全舒适.面积很大的房间最好选用R021B 1800的散热器,散热均匀又安全舒适；
热阻计算
热阻计算 一般，热阻公式中，Tcmax =Tj - P*Rjc的公式是在假设散热片足够大而且接触足够良好的情况下才成立的，否则还应该写成Tcmax =Tj - P*（Rjc+Rcs+Rsa)。Rjc表示芯片内部至外壳的热阻，Rcs表示外壳至散热片的热阻，Rsa表示散热片的热阻。没有散热片时，Tcmax =Tj - P*（Rjc+Rca)。Rca 表示外壳至空气的热阻。 一般使用条件用Tc =Tj - P*Rjc的公式近似。厂家规格书一般会给出，Rjc， P等参数。一般P是在25度时的功耗。当温度大于25度时，会有一个降额指标。 一、可以把半导体器件分为功率器件和小功率器件。 1、大功率器件的额定功率一般是指带散热器时的功率，散热器足够大时且散热良好时，可以认为其表面到环境之间的热阻为0，所以理想状态时壳温即等于环境温度。功率器件由于采用了特殊的工艺，所以其最高允许结温有的可以达到175度。但是为了保险起见，一律可以按150度来计算。适用公式：Tc =Tj - P*Rjc。设计时，Tj最大值为150，Rjc已知，假设环境温度也确定，根据壳温即等于环境温度，那么此时允许的P也就随之确定。 2、小功率半导体器件，比如小晶体管，IC，一般使用时是不带散热器的。所以这时就要考虑器件壳体到空气之间的热阻了。一般厂家规格书中会给出Rja，即结到环境之间的热阻。（Rja=Rjc+Rca)。 同样以三级管2N5551为例，其最大使用功率1.5W是在其壳温25度时取得的。假设此时环境温度恰好是25度，又要消耗1.5W的功率，还要保证结温也是25度，唯一的可能就是它得到足够良好的散热！但是一般像2N5551这样TO-92封装的三极管，是不可能带散热器使用的。所以此时，小功率半导体器件要用到的公式是： Tc =Tj - P*Rja Rja:结到环境之间的热阻。一般小功率半导体器件的厂家会在规格书中给出这个参数。 2N5551的Rja，厂家给的值是200度/W。已知其最高结温是150度，那么其壳温为25度时，允许的功耗可以把上述数据代入Tc =Tj - P*Rja 得到： 25=150-P*200,得到，P=0.625W。事实上，规格书中就是0.625W。因为2N5551不会加散热器使用，所以我们平常说的2N5551的功率是0.625W而不是1.5W！ 还有要注意，SOT-23封装的晶体管其额定功率和Rja数据，是在焊接到规定的焊盘（有一定的散热功能）上时测得的。
散热片散热面积计算
散热片作为强化传热的重要技术之一，广泛地应用于提高固体壁面的传热速率。比如飞机、空调、电子元件、机动车辆的散热器、船用散热器等［1］。对散热片强化传热的研究引起国 内外众多学者的关注，如对散热片自然对流的研究［2-7］，对散热片强制对流的研究［8-12 ］。前人对散热片的研究大致可分为两类：其一，采用实验的手段，在一定范围内改变散热片组的结构尺寸和操作参数，比较其传热性能，从而得出散热片组最优的结构尺寸和最优的操作参数；其二，采用数学方法，对某一具体情况推导出偏微分方程，简化其边界条件，求其数值解。本文深入分析散热片组间流体的流动特性及传热特性，总结各种因素对传热的影响，采用最优化技术及先进的计算机软件技术，对自然对流情况下矩形散热片组的散热过程进行了优化研究，并设计典型实验，检验优化结果。 2 散热片散热过程分析散热片多用于强化发热表面向空气散热的情况，故本文以与空气接触的散热片 为研究对 象。由于散热片表面温度(一般不超过250 C )不高，散热片组对空气的辐射换热量采用式(1) 计算可知，它所占比例小于总散热量的3%。因此，散热片表面与周围环境之间的散热主要 是对流传热。式(1)中的F为辐射角系数，本文散热片组的辐射角系数由G N ELLISON ［13］ 介绍的方法求得。 (1) 散热片传热是一个比较复杂的物理过程，对此过程，国内外学者进行了深入的实验研究，他们的工作主要着重于传热系数大小、传热系数与流体流速以及流道的几何形状等因素的内在联系。在实验研究中得到了许多适用于具体实验条件的准数关联式。这些结果对传热过程 的了解和散热片的设计有重要的意义。 在自然对流条件下，散热片组的结构参数(散热片的间距、高度、厚度 )是散热片散热的 主要影响因素，散热片组的结构见文献［ 14］。 2.1 间距对散热片散热的影响 描述流体与固体间对流传热的基本方程式为： Q=hA AT (2) 从上式可以看出，通过提高传热系数h，增大传热面积来强化流体与散热片表面间的对 流传热效果。当基面宽度 W给定时，假定传热温差AT,传热系数h不变，这样散热量 Q 的提高就取决于换热面积 A 的大小。增加散热片数量就可以增加换热面积，有利于散热。但散热片数目的增多，减小了散热片间的距离S,传热系数h也随之降低。 2.2 高度对散热片散热的影响 提高散热片的高度 H可以增加换热面积 A，从而达到强化传热的目的。但增加高度会使散热片顶部的局部传热系数降低，导致平均传热系数的降低。此外，高度也影响着从散热片基面到端部的温度降。高度越大，温度降也越大，导致散热片表面与周围大气的平均温度差就随之降低，不利于散热。实际上，散热片的高度还将受到整机外型尺寸的限制。 2.3 厚度对散热片散热的影响 散热片越薄，则单位长度上可装载的散热片的数量就越多，从而增大散热面积，强化散热片的散热；随着散热片厚度的增大，散热片表面与周围大气的平均换热温度差AT就随之 降低，这对于散热是不利的。在实际的应用中，厚度3的大小往往受工艺水平高低所限。一
设备散热器、风扇的选型和设计计算
散热、吸热，还是绝热重要？ ________________________________________ 在这儿之前,有一个很重要的问题要问各位,您知道什么是"热"吗?在您选择一项产品之前.您得先知道您用钞票换得手中的宝贝要解决的是什么物理现象,千万别当了冤大头!"热(He at)"是能量吗? 严格来说它不算是能量,应该说是一种传递能量的形式.就好象作功一样.微观来看,就是区域分子受到外界能量冲击后,由能量高的分子传递至能量低的区域分子(就像是一种扩散 效应),必须将能量转嫁释放出来.所以能量的传递,就是热.而大自然界最根本的热产生方式,就是剧烈的摩擦(所谓摩擦生热如是说!).从电子(量子力学)学的角度而言,当电子束滑过电子信道时,会因为与导线(trace)剧烈摩擦而产生热,它形成一股阻力,阻止电子流到达另一端(就像汽车煞车的效果是一样的).我们统称作"废热". 所以当CPU的速度越高,表示它的I/O(Inp ut/Output)数越高,线路布局越复杂.就好比一块同样面积的土地上.您不断的增加道路面积; 不断的膨胀车流量,下场是道路越来越窄,而车子越来越多,不踩煞车,能不出车祸吗?当然热 量越来越高.信不信,冷飕飕的冬天,关在房里打计算机,你会爱死它,又有得杀时间,又暖和!只是不巧,炎炎夏日又悄悄的接近了…… "传热(Heat Transfer)":既然说热是一种传递能量的形式.那就不能不谈传递的方法了.总的来说整个大自然界能量传递的方式被我们聪明的老祖先(请记住.热力学Thermal Dynami c是古典力学的一种!)概分为三种,接下来我用最浅显易懂的方式分别介绍这门神功的三大基本奥义让各位知道: 1.)热传导(Conduction) 物质本身或当物质与物质接触时,能量传递的最基本形式(这里所说的物质包括气体,液体,与固体).当然气体与液体(我们统称为流体)本身因为结构不似固体紧密.我们又有另外一个专有名词来形容它,叫做热扩散(Diffusion).若诸位看官真有兴趣的话,不妨把下面的公式熟记,对以后您专业素养的养成,抑或是将来更深入的技术,探讨彼此的沟通都非常有帮助(这可是入门的第一招式,千万别放弃您当专业消费者的权益了!).另外,为了避免您一开始走火入魔,请容我先将所有的单位(Unit)都拿掉. Q = K*A*ΔT/ΔL 其中Q为热量;就是热传导所能带走的热量. K为材料的热传导系数值(Conductivity);请记住,它代表材料的热传导特性,就像是出生证明一样.若是纯铜,就是396.4;若是纯铝,就是240;而我们都是人,所以我们的皮肤是0.38,记住! 数值越高,代表传热越好.(详细的材料表我将于日后择篇幅再补述!) A代表传热的面积(或是两物体的接触面积.) ΔT代表两端的温度差;ΔL则是两端的距离. 让我们来看一下图标,更加深您的印象! 热传导后温度分布 铜材的导热系数高,经过热传导后,温度在铜材中分布就非常均匀,相反的,木材的导热系数偏低,于是相同的传导距离,木材的温度分布就明显的不均匀(温度颜色衰减的非常快;表示热量传导性不良.) 从上述的第一招式我们可以知道.热传导的热传量.跟传导系数,接触面积成正比关系(越大,则传热越好!)而跟厚度(距离)成反比.好,有了这个观念,现在让我们把焦点转到散热片身上,当散热片与热源接触,我们需要的是"吸热",能够大量的把热吸走,越多越好.各位可以到市面上看看最近有一些散热片的底部会加一块铜板不是吗?或甚至干脆用铜当散热片底板.就是
灯珠结温和散热面积计算理论
灯珠结温和散热面积计算理论 灯珠结温和散热面积计算理论 一、基础理论 大功率LED的散热问题： LED是个光电器件，其工作过程中只有15%～25%的电能转换成光能，其余的电能几乎都转换成热能，使LED的温度升高。在大功率LED中，散热是个大问题。例如，1个10W白光LED若其光电转换效率为20%，则有8W的电能转换成热能，若不加散热措施，则大功率LED的器芯温度会急速上升，当其结温（TJ）上升超过最大允许温度时（一般是
150℃），大功率LED会因过热而损坏。因此在大功率LED灯具设计中，最主要的设计工作就是散热设计。 另外，一般功率器件（如电源IC）的散热计算中，只要结温小于最大允许结温温度（一般是125℃）就可以了。但在大功率LED散热设计中，其结温TJ要求比125℃低得多。其原因是TJ对LED的出光率及寿命有较大影响：TJ越高会使LED的出光率越低，寿命越短。 K2系列白光LED的结温TJ与相对出光率的关系。在TJ=25℃时，相对出光率为1；TJ=70℃时相对出光率降为0.9；TJ=115℃时，则降到0.8了；TJ=50℃时，寿命为90000小时；TJ=80℃时，寿命降到34000小时；TJ=115℃时，其寿命只有13300小时了。TJ在散热设计中要提出最大允许结温值TJmax,实际的结温值TJ应小于或等于要求的TJmax,即TJ≤TJmax。 大功率LED的散热路径. 大功率LED在结构设计上是十分重视散热的。图2是Lumiled公司K2系列的内部结构、图3是NICHIA公司NCCW022的内部结构。从这两图可以看出：在管芯下面有一个尺寸较大的金属散热垫，它能使管芯的热量通过散热垫传到外面去。 大功率LED是焊在印制板（PCB）上的，如图4所示。散热垫的底面与PCB的敷铜面焊在一起，以较大的敷铜层作散热面。为提高散热效率，采用双层敷铜层的PCB，所示。这是一种最简单的散热结构。热是从温度高处向温度低5其正反面图形如图 处散热。大功率LED主要的散热路径是：管芯→散热垫→印制板敷铜
散热器的选型与计算
散热器的选型与计算 以7805为例说明问题. 设I=350mA,Vin=12V,则耗散功率Pd=(12V-5V)*0.35A=2.45W 按照TO-220封装的热阻θJA=54℃/W,温升是132℃,设室温25℃,那么将会达到7805的热保护点150℃,7805会断开输出. 正确的设计方法是: 首先确定最高的环境温度,比如60℃,查出7805的最高结温TJMAX=125℃,那么允许的温升是65℃.要求的热阻是65℃/2.45W=26℃/W.再查7805的热阻,TO-220封装的热阻θJA=54℃/W,均高于要求值,都不能使用,所以都必须加散热片,资料里讲到加散热片的时候,应该加上4℃/W的壳到散热片的热阻. 计算散热片应该具有的热阻也很简单,与电阻的并联一样,即54//x=26,x=50℃/W.其实这个值非常大,只要是个散热片即可满足. 散热器的计算: 总热阻RQj-a=(Tjmax-T a)/Pd Tjmax :芯组最大结温150℃ Ta :环境温度85℃ Pd : 芯组最大功耗 Pd=输入功率-输出功率 ={24×0.75+(-24)×(-0.25)}-9.8×0.25×2 =5.5℃/W
总热阻由两部分构成,其一是管芯到环境的热阻RQj-a,其中包括结壳热阻RQj-C和管壳到环境的热阻RQC-a.其二是散热器热阻RQd-a,两者并联构成总热阻.管芯到环境的热阻经查手册知RQj-C=1.0 RQC-a=36 那么散热器热阻RQd-a应<6.4. 散热器热阻RQd-a=[(10/kd)1/2+650/A]C 其中k:导热率铝为2.08 d:散热器厚度cm A:散热器面积cm2 C:修正因子取1 按现有散热器考虑,d=1.0A=17.6×7+17.6×1×13 算得散热器热阻RQd-a=4.1℃/W, 散热器选择及散热计算 目前的电子产品主要采用贴片式封装器件，但大功率器件及一些功率模块仍然有不少用穿孔式封装，这主要是可方便地安装在散热器上，便于散热。进行大功率器件及功率模块的散热计算，其目的是在确定的散热条件下选择合适的散热器，以保证器件或模块安全、可靠地工作。 散热计算 任何器件在工作时都有一定的损耗，大部分的损耗变成热量。小功率器件损耗小，无需散热装置。而大功率器件损耗大，若不采取散
机房散热量计算
所有的电子设备在工作过程中都要产生热量，这些热量必须排出到设备外部，否则热量的积累将会导致故障。选择适合的通风或冷却系统，首先需要知道设备的产热量和散热空间。 热是一种能量，其度量单位是焦耳，BTU（British thermal unit,英制单位）和卡。通用的计量标准是BTU/小时或焦耳/秒（焦耳/秒等同于瓦特），在实际应用中这两个单位会需要换算，计算公式如下： 3.41 BTU/小时 = 1 瓦特 在计算机或其他处理信息的仪器中真正用于处理数据的电源能量是很少的，可以忽略不记。因此，交流电源的能量几乎全转化成热量了，也就是说，从设备的电源消耗就可推算出热量的产生量。 制冷量取决于全部系统 一个系统总的发热量是由所有产热设备相加得出。产生的热量通常用表示为 BTU/小时，也可以用其他单位表示，这个数据可以从设备的手册中得到。将每个设备的发热量相加就得出整个系统总的值。UPS作为一个特殊的例子在下面详细介绍。 很多IT设备的交流功率消耗（瓦特）可以在APC的UPS选择方案中找到，或者从设备的产品数据中也可查到。若设备的耗电量由VA或电压-电流值的形式来表示，那么设备的伏安数也可以代替瓦来衡量热量的输出。要是设备的功耗用安或安培表示，则用电流值乘以交流供电电压得出伏安值。由于有功率因数存在，用伏安值来估算设备的发热量，其准确程度是比不上用瓦特来表示的，依据不同的设备会有0到35%的误差。但是，这些估算方法都可以给出一个比较保守的，不会低估的设备发热量。 对于UPS散热量的确定
由于UPS将功率从输入端送到输出端，因此在计算UPS的散热量时与其他IT设备时是有区别的。UPS工作在不同的模式下，其产生的热量也是不同的。在UPS的绝大多数运行时间内，是工作在普通状态下的，即把AC电源提供给被保护设备，这时UPS运行效率可以达到80%到98% 。因此，UPS的无用功（或称功率损失）会在2%到20%之间，这部分交流输入功率会转化成热量。 不同类型的UPS产生的无用功是由其设计电路结构决定的，可由下表估算出： UPS热量的产出由此公式计算得出： 产热量（BTU/小时） = 负载功率（瓦特）x 无用功比例（由表1查出）x 3.41 （BTU转换常数） 注意：当UPS工作在电池放电模式或正在给电池充电时，它的产热量会增加，但这是很正常的。UPS输出的这些能量并不需要特别注意，无须计算在通风冷却系统的设计容量中。 综述 一个电子系统总的热量输出是其中每个设备热量输出的总和。热量的输出（BTU/小时）是设备自身的一个指标；但在技术手册中不一定能查到，也可以用设备的电源功率消耗来估算。UPS的产热量可由技术手册中查到，或通过负载量和产生无用功比例计算得出。在设计通风冷却系统时，应将容量考虑的大一些，以适应将来设备的增加而带来的额外热量。 工艺设备的散热量计算公式 工艺设备的散热量计算公式为:
损耗与散热设计
第8章 损耗与散热设计 开关电源是功率设备，功率元器件损耗大，损耗引起发热，导致元器件温度升高，为了使元器件温度不超过最高允许温度，必须将元器件的热量传输出去，需要散热器和良好的散热措施，设备的体积重量受到损耗限制。同时，输出一定功率时损耗大，也意味着效率低。 8.1热传输 电子元器件功率损耗以热的形式表现出来，热能积累增加元器件内部结构温度，元器件内部温度受最高允许温度限制，必须将内部热量散发到环境中，热量通过传导、对流和辐射传输。当损耗功率与耗散到环境的功率相等时，内部温度达到稳态。 1. 传导 传导是热能从一个质点传到下一个质点，传热的质点保持它原来 的位置的传输过程，如图8-1固体内的热传输。热量从表面温度为T 1 的一端全部传递到温度为T 2的另一端，单位时间传递的能量，即功 率表示为 T R T l T T A P ?=-= )(21λ （8-1） 式中 A l R T λ= （8-2） 称为热阻（℃/ W ）；l －热导体传输路径长度(m)；A －垂直于热传输路径的导体截面积(m 2)；λ－棒材料的热导率(W/m ℃)，含90%铝的热导率为220W/ m ℃，几种材料的热导率如表8-1所示;ΔT ＝T 1－T 2温度差(℃)。 例：氧化铝绝缘垫片厚度为0.5mm ，截面积2.5cm 2，求热阻。 解：由表8-1查得λ＝20 W/m ℃，根据式（8-2）得到 3 4 0.5100.120 2.510t R --?==??℃/ W 式（8-1）类似电路中欧姆定律：功率P 相当于电路中电流，温度差;ΔT 相当于电路中电压。 半导体结的热量传输到周围空气必然经过几种不同材料传输，每种材料有自己的热导率，截面积和长度，多层材料的热传输可以建立热电模拟的热路图。图8-2是功率器件由硅芯片的热传到环境的热通路(a)和等效热路(b)。由结到环境的总热阻为 sa cs jc js R R R R ++= （8-3） 上式右边前两个热阻可以按式（8-2）计算，最后一项的热阻在以后介绍的方法计算。如果功率器件损耗功率为P ，则结温为 a sa cs jc j T R R R P T +++=)( （8-4） 式中R jc ， R cs 及R sa 分别表示芯片结到管壳，管壳到散热器和散热 器到环境热阻。除了散热器到环境的热阻R sa 外，其余两个热阻可以按式(8-2)计算。 (a) (b) 图8-2功率器件热传输和等效热路图
热传导计算
热传导计算 随着微电子技术的飞速发展，芯片的尺寸越来越小，同时运算速度越来越快，发热量也就越来越大，如英特尔处理器3.6G 奔腾4终极版运行时产生的热量最大可达115W ，这就对芯片的散热提出更高的要求。设计人员就必须采用先进的散热工艺和性能优异的散热材料来有效的带走热量，保证芯片在所能承受的最高温度以内正常工作。 如图 1所示，目前比较常用的一种散热方式是使用散热器，用导热材料和工具将散热器安装于芯片上面，从而将芯片产生的热量迅速排除。本文介绍了根据散热器规格、芯片功率、环境温度等数据，通过热传导计算来求得芯片工作温度的方法。 芯片的散热过程 由于散热器底面与芯片表面之间会存在很多沟壑或空隙，其中都是空气。由于空气是热的不良导体，所以空气间隙会严重影响散热效率，使散热器的性能大打折扣，甚至无法发挥作用。为了减小芯片和散热器之间的空隙，增大接触面积，必须使用导热性能好的导热材料来填充，如导热胶带、导热垫片、导热硅酯、导热黏合剂、相转变材料等。如图2所示，芯片发出的热量通过导热材料传递给散热器，再通过风扇的高速转动将绝大部分热量通过对流（强制对流和自然对流）的方式带走到周围的空气中，强制将热量排除，这样就形成了从芯片，然后通过散热器和导热材料，到周围空气的散热通路。 表征热传导过程的物理量
在图3的导热模型中，达到热平衡后，热传导遵循傅立叶传热定律： Q="K"·A·(T1-T2)/L (1) 式中：Q为传导热量（W）；K为导热系数（W/m℃）；A 为传热面积（m2）；L为导热长度（m）。(T1-T2)为温度差。 热阻R表示单位面积、单位厚度的材料阻止热量流动的能力，表示为： R＝(T1-T2)/Q＝L/K·A (2) 对于单一均质材料，材料的热阻与材料的厚度成正比；对于非单一材料，总的趋势是材料的热阻随材料的厚度增加而增大，但不是纯粹的线形关系。 对于界面材料，用特定装配条件下的热阻抗来表征界面材料导热性能的好坏更合适，热阻抗定义为其导热面积与接触表面间的接触热阻的乘积，表示如下： Z＝(T1-T2)/(Q/A)＝R·A (3) 表面平整度、紧固压力、材料厚度和压缩模量将对接触热阻产生影响，而这些因素又与实际应用条件有关，所以界面材料的热阻抗也将取决于实际装配条件。导热系数指物体在单位长度上产生1℃的温度差时所需要的热功率，是衡量固体热传导效率的固有参数，与材料的外在形态和热传导过程无关，而热阻和热阻抗是衡量过程传热能力的物理量。 芯片工作温度的计算 如图4的热传导过程中，总热阻R为： R="R1"+R2+R3 (4) 式中：R1为芯片的热阻；R2为导热材料的热阻；R3为散热器的热阻。导热材料的热阻R2为： R2＝Z/A (5) 式中：Z为导热材料的热阻抗，A为传热面积。芯片的工作温度T2为： T2＝T1+P×R (6)
散热器的散热量计算
冀州市冀暖北方暖气片厂 本标准参照采用国际标准ISO3147—1975（E）《热交换器—供水或蒸汽主环路的热平衡实验原理和试验方法》、ISO3148—1975《用空气冷却闭式小室确定辐射散热器、对流散热器和类似设备散热量的试验方法》、ISO3149—1975《用液体冷却闭式小室确定辐射散热器、对流散热器和类似设备散热量的试验方法》、ISO3150—1975（E）《辐射散热器、对流散热器和类似设备—散热量计算和结果的表达式》。 1、主题内容与适用范围本标准规定了在闭式小室内测试采暖散热器（简称散热器,暖气片）单位时间散热量（简称散热量）的原理、装置、方法、要求和数据的整理。本标准适用于以热水或蒸汽为热媒的采暖散热器。 2、术语 2.1辐射散热器在采暖散热器中，部分靠辐射放热的称辐射散热器。 2.2对流散热器在采暖散热器中，几乎完全靠自然对流放热的称对流散热器。 3、测试原理 3.1散热器的散热量散热器的散热量应由下式求得：Q=Gp(h1—h2) 式中：Q——散热器的散热量，W；Gp——热媒的平均流量，Kg/s；h1——散热器进口处热媒的焓，J/Kg；h2——散热器出口处热媒的焓，J/Kg。注：h1、h2 的数值系根据被测散热器进出口热媒的温度和压力，由中国建筑工业出版社1987年第一版《供暖通风设计手册》中查得。 3.2热媒参数的测量3.2.1热媒为热水时，当热水温度低于大气压力下水的沸点温度时，应测量散热器进口和出口处的水温，或测量其中一处水温及散热器进出口的热水温差；当热水温度高于大气压力下水的沸点温度时，则应测量散热器进口和出口处的水温和压力，或测量其中一处水温及散热器进出口的热水温差和压力差。3.2.2热媒为蒸汽时，应测量散热器进出口处蒸汽的压力和温度，散热器进口处的蒸汽应有2～5℃的过热度，测试时被测散热器流出的应仅为凝结水，凝结水温度与散热器进口处蒸汽压力下饱和温度之差不得超过1℃。3.2.3热媒温度系指散热器进出口处的温度。如不可能在该处测量时，则测温点与散热器进（出）口之间的距离不得大于0.3m。应对这段管道严格保温，并在计算散热量时减去这部分散热量。保温层应延伸到测温点之外0.3m以上。3.2.4热媒参数测量的准确度应符合以下要求：流量：±0.5% 温度：±0.1℃压力（绝对）：±1％压差：当压差大于1KPa时±5% 当压差小于1KPa时±0.05%KPa 4、测试装置和要求 4.1测试装置测试装置应包括：a、安装被测散热器的闭式小室；b、小室六个壁面外的循环空气或水夹层；c、冷却夹层内循环空气或水的设备d、供给被测散热器能量的热媒循环系统。此系统应符合本标准的要求；e、检测和控制的仪表及设备。 4.2闭式小室的要求4.2.1小室内部的净尺寸应为：地面：(4±0.2m)×(4±0.2m) 高度：2.8±0.2m 4.2.2小室在任何情况下应为气密的。4.2.3小室的内表面应涂不含金属涂料的油漆。4.2.4小室采用空气冷却时，其构造应符合下列要求：4.2.4.1小室周围应设夹层，夹层内应维持稳定的温度环境。4.2.4.2小室的四壁、门、窗（若采用）、屋顶和地面的热阻偏差应在20%以内。4.2.4.3小室门应直接对着夹层外门。夹层外门必须气密，并宜具有和夹层墙相同的热阻。4.2.4.4夹层外围护层的墙、屋顶和地面总热阻应大于或等于1.73m3.K/W。4.2.4.5夹层内由可控温的送回风系统形成的循环空气，使小室的六个面得到均匀冷却。夹层的宽度宜为0.5m（不得小于0.3m）；夹层内冷却空气的平均速度宜为0.1～0.5m/s。4.2.5采用水冷却时，小室的构造应符合下列要求：4.2. 5.1冷却水的循环方式应使小室表面温度均匀。4.2.5.2安装被测散热器的墙壁内表面，应在整个宽度离地面1.25m的高度内贴以保温板，保温板的厚度宜为6mm，其热阻应为0.05±0.05m2.K/W。板的外表面若刷油漆，应采用不含金属涂料的油漆。4.2.5.3冷却水的总流量应不小于6000Kg/h，每面墙的水流量应可分别控制。 5、闭式小室内各参数的测试及准确度 5.1小室内的空气温度小室内的空气温度应采用屏蔽的敏感元件在下列各点进行测量。5.1.1在内部空间的中心垂直轴线上a.基准点离地面0.75m高，准确到±0.1℃；b.离地面0.05、0.50、1.50m；距屋顶0.05m的四点，准确到±0.2℃。 5.1.2在每条距两面相邻墙1.0m处的垂直线上，离地面0.75、1.50m高的两点（共八点），准确到±0.2℃。} 5.2小室内表面温度小室的内表面温度应在下列各点进行测量：a.六个内表面的中心点，准确到±0.2℃；b.安装被测散热器的墙壁内表面的垂直中心线上，距地面0.30m的点，准确到±0.2℃。 5.3其他参数的测量除5.1和5.2所规定的各点外，还应测量下列参数；a.小室内空气的相对湿度；b.采用空气冷却时夹层内的空气温度，准确到±0.5℃； c.采用水冷却时，冷却系统入口处的水温准确到±0.2℃； d.大气压力，准确到±0.1KPa。
散热器如何选型及计算
散热器如何选型及计算 散热器如何选型及计算;【1】散热器基础;1、散热量计量单位的W是什么?;散热器技术性能中的W是热功率计量单位;金属热强度Q(W/KG.℃):是指金属散热器内热;各种散热器的金属热强度比较表;3、什么是散热器的传热系数?;散热器的传热系数K(W/㎡.℃):是指散热器内热;4、散热器的散热过程是什么样的?;当温度较高的热媒在散热器内流过时,热媒所携带的热;1、散热器如何选型及计算【1】散热器基础 1、散热量计量单位的W 是什么? 散热器技术性能中的W 是热功率计量单位。是指每米或每片(柱)散热器在不同工况下每小时的散热量(瓦)。 2、什么是金属热强度?其在工程中的实际意义是什么? 金属热强度Q(W/KG .℃):是指金属散热器内热媒的平均温度与室内空气温度相差1℃时,每公斤质量的金属单位时间所散出的热量. Q值越大,说明散出同样的热量所耗用金属越少.这个指标是衡量散热器节能和经济性的一个指标。 各种散热器的金属热强度比较表 3、什么是散热器的传热系数? 散热器的传热系数K(W/㎡.℃):是指散热器内热媒的平均温度与室内气温相差为1度时,每平方米散热面积所传出的热量.该值与散 热面积的乘积,再乘标准传热温差(64.5℃)就是该散热器的标准散热 量.即Q=K.F.64.5,在散热面积一定的情况下,K值越大,则散热器的
散热量就越大.K值为整个传热过程的综合系数(包括对流传热和辐射传热),与散热器本身的特点和使用条件有关,如水流情况,内外表面 情况等。 4、散热器的散热过程是什么样的? 当温度较高的热媒在散热器内流过时,热媒所携带的热量通过散 热器不断地传给温度较低的室内空气,其散热过程为: 1、金旗舰铜铝复合散热器88/95散热器内的热媒通过对流换热把热量传给散热器内壁面(内表面放热系数) 2、内壁面靠导热把热量传给外壁; 3、外壁靠对流换热把大部分热量传给空气,又靠辐射把一小部分热量传给室内的物体和人. 5、散热器的水容量对采暖的影响如何? 散热器水容量对采暖的影响: 1、散热器的水容量大,采暖系统热惰性比较大,在锅炉间断供热时,水冷却时间稍长一些,采暖房间仍可以保持相当长时间的一定温度. 但再供水时,水升温也比较慢.大水容量的系统调节反映速度较慢.在连续供热时,对供暖质量无影响; 2、散热器的水容量小,启动时间短,温度调节灵敏,居室升温快, 便于分户计量供热,既省钱又方便; 3、热量是靠流动的水携带和运输的,水容量大小对热量无直接影响,只是调节时间有长短分别。
散热片计算方法
征热传导过程的物理量 在图3的导热模型中,达到热平衡后,热传导遵循傅立叶传热定律: Q=K·A·(T1-T2)/L (1) 式中:Q为传导热量(W);K为导热系数(W/m℃);A 为传热面积(m2);L为导热长度(m).(T1-T2)为温度差. 热阻R表示单位面积、单位厚度的材料阻止热量流动的能力,表示为: R＝(T1-T2)/Q＝L/K·A(2) 对于单一均质材料,材料的热阻与材料的厚度成正比;对于非单一材料,总的趋势是材料的热阻随材料的厚度增加而增大,但不是纯粹的线形关系. 对于界面材料,用特定装配条件下的热阻抗来表征界面材料导热性能的好坏更合适,热阻抗定义为其导热面积与接触表面间的接触热阻的乘积,表示如下: Z＝(T1-T2)/(Q/A)＝R·A (3) 表面平整度、紧固压力、材料厚度和压缩模量将对接触热阻产生影响,而这些因素又与实际应用条件有关,所以界面材料的热阻抗也将取决于实际装配条件.导热系数指物体在单位长度上产生1℃的温度差时所需要的热功率,是衡量固体热传导效率的固有参数,与材料的外在形态和热传导过程无关,而热阻和热阻抗是衡量过程传热能力的物理量. 芯片工作温度的计算 如图4的热传导过程中,总热阻R为: R=R1+R2+R3 (4) 式中:R1为芯片的热阻;R2为导热材料的热阻;R3为散热器的热阻.导热材料的热阻R2为: R2＝Z/A (5) 式中:Z为导热材料的热阻抗,A为传热面积.芯片的工作温度T2为:
T2＝T1+P×R (6) 式中:T1为空气温度;P为芯片的发热功率;R为热传导过程的总热阻.芯片的热阻和功率可以从芯片和散热器的技术规格中获得,散热器的热阻可以从散热器的技术规格中得到,从而可以计算出芯片的工作温度T2. 实例 下面通过一个实例来计算芯片的工作温度.芯片的热阻为1.75℃/W,功率为5W,最高工作温度为90℃,散热器热阻为1.5℃/W,导热材料的热阻抗Z为5.8℃cm2/W,导热材料的传热面积为5cm2,周围环境温度为50℃.导热材料理论热阻R4为: R4＝Z/A＝5.8 (℃·cm2/W)/ 5(cm2)=1.16℃/W(7) 由于导热材料同芯片和散热器之间不可能达到100%的结合,会存在一些空气间隙,因此导热材料的实际热阻要大于理论热阻.假定导热材料同芯片和散热器之间的结合面积为总面积的60%,则实际热阻R3为: R3＝R4/60%＝1.93℃/W(8) 总热阻R为: R=R1+R2+R3=5.18℃/W (9) 芯片的工作温度T2为: T2＝T1+P×R＝50℃+(5W× 5.18℃/W)＝75.9℃ (10) 可见,芯片的实际工作温度75.9℃小于芯片的最高工作温度90℃,处于安全工作状态. 如果芯片的实际工作温度大于最高工作温度,那就需要重新选择散热性能更好的散热器,增加散热面积,或者选择导热效果更优异的导热材料,提高整体散热效果,从而保持芯片的实际工作温度在允许范围以内(作者:方科 )转载
散热与风量的计算doc资料
散热与风量的计算
风扇总热量=空气比热X空气重量X温差,这里的温差是指,你进风的温度与最终加热片的温度的差值,照你说 的,250-80(最加热片的温度)-25(进风空气的温度)=145度,你给的倏件还一样,就是热量不知道,或者电器做的 总功不知道,电器做的总功/4.2=风扇排出的总热量知道的话就可以根空气重量=风量/60X空气密度逆推出风量 . 设：半导体发热芯片平均温度T1（工作时的温度上限，也就是说改芯片能承受的最高温度，取决你的设计要 求了），散热片平均温度T2，散热片出口处空气温度T3 简化问题，假设： 1.散热片为热的良导体，达到热平衡时间忽略，则有T1=T2； 2.只考虑热传导，对流和辐射不予考虑。 又因为半导体发出的热量最终用来加热空气，则有： 880W=40CFM*空气比热*（T3-38°C）注意单位统一，至于空气的比热用定容的吧。。。 上式可以求出（实际上也就是估算而已）出口处空气温度T3， 根据散热片的散热公式（也是估算），有： P=λ*【T2-0.5（T3+38°C）】*A
其中：P为散热功率，λ为散热系数，A为与空气的接触面积，【T2-0.5 （T3+38°C）】为温差； 其中：λ可以通过对照试验求（好吧，还是估算）出来， 这样就能大概估算出需要的散热器面积A了。。。 P.S. 误差来源1：散热器温度和芯片温度肯定不相等，热传导需要时间，而且散热片不同位置的温度也不严格相同 ，只是处在动态平衡； 误差来源2：散热片的散热公式是凭感觉写的。。。应该没大错，但肯定很粗糙。。自己修正吧 能想到的就这么多了。。。 轴流风机风量散热器的信息讲解 2011-06-02 17:06 轴流风机风量散热器的信息讲解 风量是指风冷散热器风扇每分钟排出或纳入的空气总体积，如果按立方英尺来计算，单 位就是CFM；如果按立方米来算，就是CMM。散热器产品经常使用的风量单位是CFM（约