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？
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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
因为它的热导系数比铝多出将进一倍(当然还有其它技术原因,容我先卖个关子).
嘿,嘿,聪明的读者,您一定也发现了一个问题,散热片的底部厚度好象越来越厚耶!如果照我说的话,那不是传热效果越差了吗?如果您会问这个问题?先恭喜您!您已经有本事报名英雄大会了.这牵涉到另外一门有趣的课题.因篇幅关系,这一次我并不打算放进来.请诸位海涵!
2.)热对流(Convection)
流动的流体(气体或液体)与固体表面接触,造成流体从固体表面将热带走的热传递方式.这一招是三招里面最为博大精深的一招,老祖先依其流体驱动的方式将之转换折成貌和神离的两招,分别是
A.)自然对流(Natural Convection):
流体运动是来自于温度差.温度高的流体密度较低,较轻会向上运动.相反的,温度低的流体则向下运动.所以是流体受热之后产生驱动力.(这里各位要牢记一件事,只要温差,沿着重力场方向的流体就会开始运动,带走热量!)
B.)强制对流(Force Convection) :
顾名思义,流体受外在的强制驱动力如风扇驱动而产生运动.驱动力往那儿吹,流体就往那儿跑,与重力场无关.不是很了解对吧!百闻不如一见,脱掉你宝贝计算机的灰白色夹克.您应该会看到如下图所示的精采内脏.
如此清楚了吗?芯片组散热片不加风扇,利用的是自然对流将热量带走,表示热量不高(一般来说介于3瓦~8瓦).至于CPU则因为热量较高(尤其是桌上型计算机,至少都在30瓦以上),自然对流的散热量不足以带走废热,因此得利用到风扇驱动.至于更详细的各种芯片封
装(package)制程,规格资料与散热量的关系(别忘了CPU也是一种封装,只是档次较高!),还有自然对流及强制对流在散热片设计上的考量差异性,我会在往后的篇幅中以专题的方式撰写.让各位不但对电子散热有所了解,更知道整条电子链的运作模式.
看看它的公式吧!为什么说它最博大精深是有原因的.到了这儿,请千万小心,步步都是富贵险中求.殊不知多少江湖英豪;名门侠女都曾栽在这块看似山青湖静,实则风阴涛涌的领域(包括笔者都曾差点儿翻不了身).一则是从此开始.您才真正进入"散热"的大堂.一则是这里又多了一门至深至幻的学问叫做流体力学(Fluid Dynamic).我想试问各位一生中有多少次机会看到风扇是怎么吸空气;又是怎么把空气吹出来的?我们换个角度想,要让流体产生运动,一个必要的因素是什么?知其然,更要知其所以然,道行高的您或许已开始发出会心的一笑,还不了解的看官也别担心, 这运功炼气可是半点儿急不得.渐纳慢吐,气通任督灌丹田,才是习知之道.
Q = H*A*ΔT
Q 为热对流所带走的热量.
H 为热对流系数值(Hest Transfer Coefficient).
这里是笔者及数字高人讨论过后,一致公认散热领域内最虚无飘渺的一个参数了.它既不是材质特性,更不是什么散热标准.说穿了还真有点儿好笑.这是老祖先想破了头还是一无所知的情况下,直接写下的脚注.不信吗? 敢问诸位高手,只听过H是随着流体状态;流场形式;固体表面形状的影响而改变的"常数"值(例如:垂直方向的平板流H=10~20,最多是个H与速度的几次方成正比关系),从没看过哪一个方程式是可以解出H值的.(道道地地,不折不扣的"经验值"!!)
A 代表热对流发生时的"有效"接触面积.这里我要再一次强调.表面积大只是好看,有效表面积也大那才够实在.至于什么是"有效",将来我会举一些活生生的实例给各位看,到时候可别合不拢嘴.散热片的变化无穷,主要在于它的鳍片设计,一个设计良好的鳍片.会内外兼顾,不但跟空气的接触表面积大,而且大的很实在.否则花那种冤望钱,不如自己做一块铜块盖上去不就
好了吗?当然金属量产的加工制程上有一定的限制,不同的制造工艺各有其优缺点,有时设计者不得不作一些妥协与让步.
ΔT代表固体表面与区域流体(Local Ambient)的温度差.这里就更惊险了.散热片的设计,一个不小心就会跌入这个要命的陷阱里,它跟上面的所谓"有效"接触面积还真有那么一点关系,我留一点儿空间先不说穿,让各位也想一想.
为什么我说到了这儿才算真正开始处理散热问题.因为不论自然对流或强制对流,靠流
体把热带走是现下最经济实惠的方式.殊不知地球大气运行时的妙用无穷,我们换一个角度想,能量守恒定律,或许您也能参详一二.周围尽是用不完的空气,不拿它来出出气,怎么说也
是暴敛天物,您说是吗?
下一次我们再谈另一个能量传递的方式(它也是"散热"的一员,只是平时韬光养晦,深藏
不露,但发起威来,套句广告词~"凡人无法档").而且角色变化多端,非常有个性,也是笔者最喜欢的一个,请容我在此先搁笔.咱们下次再谈!散热,吸热,还是绝热重要?
接下来介绍的,可又是散热的一名角儿.只是它的名气没"热对流"来的大,一般说来在主动式散热片(Active Cooler)的散热比例上占的份量也有限,所以大伙儿常忽略它.可是它在实际生活中扮演的角色可丰富了.您加热时绝对有它,散热时它也有份,当要绝热时,更不能没有它,更夸张的是,少了它,地球的生态环境瞬间就会失衡,看下去吧,向您郑重介绍……
3.)热辐射(Radiation)
若说上一招"热对流"是谓博大精深,那这一招可就真算得上是"清风拂山岗;明月照大江"的太极绝学了.待我解释完,您就知道我开头所述句句真言,绝无诳语.别看它又清风,又明月的.真发起来,那可是招招重手,决不留情.(您以为炎炎夏日太阳的热情是靠热传导或热对流招呼到您身上的吗?再举个更生活的例子,没用过也看过灯管式电暖气吧?再告诉您一个小秘密,
笔者求学时就曾经利用180瓦的工地用卤素大灯两个煮三人份的火锅,不盖你,这些都得拜热辐射所赐!)这说完它加热的好处,我留一点篇幅稍后再解释它与散热,绝热的关系.让我们先把焦点转回它的原理上.
有人曾问笔者,热辐射是不是放射性的a,b,g辐射波,您说呢?那可是对任何生物都会造成伤害性的辐射线耶!不要怀疑,虽不中亦不远矣,它们还真有血源关系呢,这一部份因为是
笔者最喜欢的一种散热方式,也是当今能参透这门绝学的人少之又少(包括笔者也不是),是以笔者不得不一吐为快,交代清楚,以免让各位越看越模糊,热辐射是一种可以在没有任何介质(空气)的情况下,不需要靠接触,就能够达成热交换的传递方式.一种我戏称为"热数字讯号"(T hermal Digital Signal)的波的形式达成热交换.既然是波,那就会有波长,有频率,而所谓波
的能量,就是频率乘上一个叫做普郎特的常数(Planck's Constant ),既然跟频率有关,那好,频率的大小依次是Gamma 射线,X射线,紫外线,可见光,红外线,微波…而热辐射能量就介于紫外线与红外线之间,所以还算排行老三呢,但光是如此就让你在7月中午的太阳下站不住五分钟了吧!其实您还得感谢地球上有大气层,空气和水分子,这些介质帮我们吸收掉了不少能量呢!
好,咱们再回到主题,既然不需要介质,那就得靠物体与物体表面的热吸收性与放射性来决定热交换量的多寡.我们统称为物体表面的热辐射系数(Emissivity),其值介于0~1之间,是属于物体的表面特性,有一点儿像热传导系数(Conductivity) 都属于材料特性.(其实吸收性(率)与放射性(率)是一样的,我稍后解释.严格来说,物体表面的热辐射特性有三种,分别是吸收率,反射率和穿透率.这三者加起来的值和为1,像是玻璃,它的能量穿透性很强,所以相对的吸收性与反射性便较弱).让我们看一下它的公式吧
Q =e˙s˙F˙Δ(T4)
Q 为物体表面热幅热的热交换量.我在这儿强调是热交换量而不是带走的热量.因为公式本身牵涉到两个表面在进行辐射热交换,当假设其中一个表面不存在时,则存在的表面便假设
是与某一有限远的固定大气温度进行热交换.
e 物体表面的热辐射系数(Emissivity),其值介于0~1之间,是属于物体的表面材料特性,这一部分当物质为金属且表面拋光如镜时,热辐射系数只有约0.02 ~0.05而已,而当金属表面一但作处理后(如表面阳极处理成各种颜色亦或喷漆,则热辐射系数值立刻提升至0.5以上,如下图所示当散热片表面处理成绿色后,热辐射系数值立刻由0.03提升至0.82.
处理前处理后
而塑料或非金属类的热辐射系数值大部份超过0.5以上,s是波次曼常数5.67*10-8 ,只是一个常数.
F是里面最玄的一个,洋文叫做Exchange View Factor,中文应该说成是辐射热交换的视角关系,它其实是一个函数,一个跟两个表面所呈角度,面积,及热辐射系数有关的函数.非常复杂,笔者在此不敢再写下去,以免各位看官承受不住.
Δ(T4)最后这个算是最好说的,但也最容易被一般刚入江湖的年轻人弄错的.它正确的写法如笔者框红线所示,是(Ta4- Tb4)而不是(Ta- Tb) 4,.这其中Ta是表面a的温度而Tb是表面b 的温度。
嘿!嘿!如何.写到这儿,如果您是属于完全领悟参透型的高手,那笔者不但恭喜您,而且相信您一定也是一位玩热的专家,若您是属于不知笔者所言为何物型的看官也别着急,看看下
面的照片或许能加深您的印象：
Intel Pentium IV的CPU
在红外线摄影机下拍到的热像就是那样,金属帽因为热辐射系数低,相对热辐射量就小,所以颜色温度低,而芯片基板上表面是接近树脂材料所以热辐射系数较高,相对热辐射量就大,温度颜色就高.如此,懂了吗?
热辐射
所以热辐射的定义是如果物体本身是一个好的辐射散热体,那相对的它也绝对会是一个好的辐射吸热体,这吸热与散热就端看物体表面本身的温度与周围或另外一个物体表面的温度是高是低.若是高,则热便会藉由热辐射散出去,反之热就会被吸收进来.而通常在热对流效应相对很强的情况下(尤其是装风扇的CPU Cooler),热辐射量相对就有限,它与之前所说的热对流散热效应比较起来,几乎是可忽略的一环.但是,反过来说,像部份芯片的被动式散热片(Chipset Heat sink),它的热对流散热效应较不明显,反而会使得热辐射散热效应相对提高,有时甚至会占超过30%的总散热量.
这儿之所以我们称它散热的原因,就是因为我们所谈的散热片都是装附于热源上,通常
它的温度都会比周围环境温度要高出许多.
而至于绝热呢?我想我也提出一些问题让各位想一想,保温瓶内为什么要用绝热体包附水银胆呢?给您一个提示~亮面如镜的水银胆反射率可是非常高的喔.那像卫星呢?没有大气层的水及空气保护吸收太阳的辐射热,不会有过热的问题吗?卫星上一样有高精密的电子组件,耶!重点就在于卫星面向太阳的表面有一层反射率非常高的披覆层保护着,让太阳的热辐射量,除了太阳能板之外,几乎全部反射回去,以减少热辐射量的穿透跟吸收.
各位聪明的看官,说到这儿,您认为是吸热,散热,还是绝热重要呢?您是否对"热"这个现象已有初步的概念了呢?别着急,将来有一天你也会跟笔者一样对它又爱又恨的呢!话又说回来,吸热,散热,绝热其实各有所长,也各有其应用于热的时机,端看您的应用领域而有所区别,其实,
大部份时候它们还是相互交会运用的机会较大呢!
好,我假设各位对所谓的热传递形式热传导(Conduction),热对流(Convection)，热辐射(R adiation)都有了初步的认识,让我帮各位整理一下思绪,把焦点转回到CPU Cooler的基本架构上,一块一块的剖开来定义清楚,现在让我们进入到下面的这张图片去:
(1) 风扇:热对流组件,功能上就在于驱动空气灌入下方的散热片中,利用新鲜且大流量的冷
空气灌入,并加上风扇本身驱动流场的甩动特性,提高了之前所提到过的热对流系数值(Hest Transfer Coefficient).藉此提高热对流的散热效果.其所占散热的比例份量最重,算是散热界当红的炸子鸡.
(2) 扣具:严格说,它算是机构组件,不是散热组件.主要是将散热片扣合在CPU的表面上,但研究发现,当散热片底板与热源接触面受力越大,则固体表面间的接触热阻抗越小,所以,扣具的研发,也慢慢转型为针对散热片受力均匀性为重点.既然牵涉到接触阻抗,那就牵涉到散热片底部的吸热能力,所以,扣具也算是半个热传导组件.
(3) 散热片(鳍片部份):我们细分这个部份,它算是连接(吸热)热传导与热对流及热辐射(散热)的最重要管道,因为散热的三大最基本条件就是"面积,面积,面积",读者可参详Part2 与Part3的内容公式便知,这散热片的技术与工艺主要就在这儿,其次,表面阳极处理也是一个非常重要的工艺,它不仅仅是设计上的美观,更牵涉到辐射热交换量的多寡,所以,鳍片设计的好坏,直接决定了产品的生死.当然各种不同的机械加工产品各有其设计上的考量(有的是以吸热为主;有的是以散热为主),但若程度差太远,那就很可惜了,笔者见到坊间不少不忍目睹的散热器,想想,铝条若有知,也一定会暗自掉泪吧!
(4) 散热片(底板部份):热传导组件,这儿是纯粹就吸热而言,决定底板的好坏,先要知道问题的症结在那儿,吸热的致命关键就在克服与热源的接触热阻(Contact Resistance)及热传到底板之后的扩散热阻(Spreading Resistance),所以,底板的设计可也是丝毫苟且不得的.殊不知所有的源头就在于热如何被有效的带出来,连源头都处理不好,更别谈接下来的散热了.看官们可以参照产品评估报告,互相比较,便知其中奥妙.更可以加深您的印象,让您向专家之路再迈进一大步.
(5) 热导介质:也是热传导组件,坊间有不少导热胶片或导热膏产品,姑且不论其好坏,它的功用就在于克服金属接触面的微小缝隙,别小看它薄薄的一片,您若不怕CPU冒烟的话,下次换一般黏土玩玩看,保证有趣的要命,(笔者曾测试过,那种坐云霄飞车的快感,保证让您难忘又难过好一阵子),至于导热胶片好还是导热膏好,并没有一定,但效果好是最重要的,将来笔者会针对一系列不同材料评估比较给您知道.
(6) CPU:热源,这边若细谈会牵涉到封装制程,要说好一阵子(包括所有的封装演进史与发展过程),笔者再选适当时间叙述.
(7) (8) Socket与主板,这儿笔者之所以要把这两项放在一起谈,就是因为散热的考量,其实,热源所释放的热,有10%以上是往下经由Socket从主板被带走的,告诉您一个重点,主板是一块非常大的散热板,笔者见过不少系统都有直接(或间接)针对主板强大的散热能力上作文章的.这其中不止PC产品而已,包括液晶投影机,电源供应器(不断电系统),网络数据交换机….都曾对主板这帖不可多得的散热药材下过一翻工夫.
说到这儿,必须对这次的主题下一个结语了,单刀直入,散热还是您我最关心的重点,但在还没散到热之前,必须解决的是吸热的问题,至于绝热呢,还不到时候,多想无益.往后,笔者会
针对吸热与散热的重点(当然是深入浅出,而且包容万象)一五一十叙述,让大家从此踏入这个领域,一窥这百家争鸣的热闹与璀璨.坐稳了.引擎一旦激活,您就只能睁大眼,张大嘴,竖起耳
多跟着我这个导游一起体会这无限的热疆界
资料1
散热
在普通的数字电路设计中，我们很少考虑到集成电路的散热，因为低速芯片的功耗一般很小，在正常的自然散热条件下，芯片的温升不会太大。随着芯片速率的不断提高，单个芯片的功耗也逐渐变大，例如：Ｉｎｔｅｌ的奔腾ＣＰＵ的功耗可达到25W。当自然条件的散热已经不能使芯片的温升控制在要求的指标之下时，就需要使用适当的散热措施来加快芯片表面热的释放，使芯片工作在正常温度范围之内。
通常条件下，热量的传递包括三种方式：传导、对流和辐射。传导是指直接接触的物体之间热量由温度高的一方向温度较低的一方的传递，对流是借助流体的流动传递热量，而辐射无需借助任何媒介，是发热体直接向周围空间释放热量。
在实际应用中，散热的措施有散热器和风扇两种方式或者二者的同时使用。散热器通过和芯片表面的紧密接触使芯片的热量传导到散热器，散热器通常是一块带有很多叶片的热的良导体，它的充分扩展的表面使热的辐射大大增加，同时流通的空气也能带走更大的热能。风扇的使用也分为两种形式，一种是直接安装在散热器表面，另一种是安装在机箱和机架上，提高整个空间的空气流速。与电路计算中最基本的欧姆定律类似，散热的计算有一个最基本的公式：
温差= 热阻×功耗
在使用散热器的情况下，散热器与周围空气之间的热释放的"阻力"称为热阻，散热器与空气之间"热流"的大小用芯片的功耗来代表，这样热流由散热器流向空气时由于热阻的存在，在散热器和空气之间就产生了一定的温差，就像电流流过电阻会产生电压降一样。同样，散热器与芯片表面之间也会存在一定的热阻。热阻的单位为℃/W。选择散热器时，除了机械尺寸的考虑之外，最重要的参数就是散热器的热阻。热阻越小，散热器的散热能力越强。下面举一个电路设计中热阻的计算的例子来说明：
设计要求：芯片功耗：20瓦
芯片表面不能超过的最高温度：85℃
环境温度（最高）：55℃
计算所需散热器的热阻。
实际散热器与芯片之间的热阻很小，取01℃/W作为近似。则
（R + 0.1）×20W = 85℃- 55℃
得到R = 1.4 ℃/W
只有当选择的散热器的热阻小于1.4℃/W时才能保证芯片表面温度不会超过85℃。
使用风扇能带走散热器表面大量的热量，降低散热器与空气的温差，使散热器与空气之间的热阻减小。因此散热器的热阻参数通常用一张表来表示。如下例：
风速（英尺/秒）热阻（℃/W）
0 3.5
100 2.8
200 2.3
300 2.0
400 1.8
散热2
我用7805 7810如何计算散热片尺寸？
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7 805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℃，查出民品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，TO-3封装（也就是大家说的“铁壳”）的热阻θJA=39℃/W，均高于要求值，都不能使用（虽然达不到热保护点，但是超指标使用还是不对的）。所以不论那种封装都必须加散热片，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。
国产散热器厂家其实就是把铝型材做出来，然后把表面弄黑。热阻这种最基本的参数他们恐怕从来就没有听说过。如果只考虑散热功率芯片的输入输出电压差X电流是芯片的功耗，这就是散热片的散热功率。
散热3
热设计
由于电源模块的转换效率不可能是100%，因此自身有一定的功耗，电源模块本身发热的高低，主要取决于电源模块的转换效率。在一定外壳散热条件下，电源模块存在一定的温升(即壳温与环境温度的差异)。电源模块外壳散热表面积的大小直接影响温升。对于温升的粗略估计可以使用这样的公式：温升=热阻系数′模块功耗。热阻系数对于涂黑紫铜的外壳P25X XX(用于SMP-1250系列产品的外壳)来说约为3.76°C/W。这里的温升和系数是在模块直立，并使下方悬空1cm，自然空气流动的情况下测试的。
对于温度较高的地方须将模块降额使用以减小模块的功耗，从而减小渐升，保证外壳不超过极限值。
对于功率较大的模块，须加相应的散热器以使模块的温升得到下降。不同的散热器在自然的条件下有不同的对环境的热阻，主要影响散热器热阻的因素是散热器的表面积。同时考虑到空气的对流，如果使用带有齿的散热器应考虑齿的方向尽量不阻碍空气的自然对流，例如：
当使用的模块输出功率为100W，效率为82%时，满载时模块的功耗为：100/0.82-100=22 W，选用附件中WS75(75W) 散热器，其热阻为1.9°C/W,不考虑原外壳的横向散热,自然散热的温升为1.9′22=42°C。
散热3
包含热模型的新型MOSFET PSPICE模型
作者：Filippo Di Giovanni, Gaetano Bazzano, Antonio Grimaldi
意法半导体公司
Stradale Primosole, 50 - 95121 - Catania, ITALY
电话：+39-095-7406447; 传真：+39-095-7406005;
电邮：Email:
摘要: 功率转换器的功率密度越来越高，发热问题越来越严重，这种功率转换器的设计对现代大功率半导体技术提出了新的挑战。因而热问题的优化设计和验证变得比大功率器件的电模型更加重要，本文提出一种新的Pspice模型，可以利用它计算MOSFET芯片在瞬变过程中的温度。本文提出的模型中所需要的热阻可以从制造商提供的产品使用说明书得到。本文介绍MOSFET的一种新的PSPICE 等效热模型，这个模型提供发热和电气参数之间的动态关系。这里提出的模型建立了与许可的热环境的关系，例如，栅极驱动电路、负载、以及散热器的分析与优化设计。可以利用这个模型来改善散热器的设计。由於决定功率损耗的参数参差不齐，与生产制造有关，受生产制造的影响很大，因而散热器的设计往往由於无法预先知道功率损耗而无法进行。
1. 引言
散热器在计算时会出现误差，一般说来主要原因是很难精确地预先知道功率损耗，每只器件的参数参差不齐，并不是一样的，而且在芯片上各处的温度也是不同的。结果是，安全的裕度可能离开最优值很远。现在出现了很多功能很强的模拟仿真工具，因此有可能在预测功率损耗和热设计的校核方面做一些改进。然而，为了确保长期可靠性，运用复杂的限流技术可以更进一步地把最高结温（或者最大功率损耗）维持在一个预定的数值以下。动态负载变化所引的任何热响应的改变都可以直接地进行测量，并且用闭路控制的方法来修正。
2. 热阻
发散出去的功率Pd 决定於导热性能，热量流动的面积以及温度梯度，如下式所示：
Pd=K*An?dT/dx(2.1)
式中An 是垂直於热量流动方向的面积，K 是热导，而T是温度。可是这个公式并没有甚麽用处，因为面积An 的数值我们并不知道。对於一只半导体器件，散发出去的功率可以用下式表示：
Pd=?T/Rth(2.2)
以及
Rth = ?T/ Pd(2.3)
其中?T 是从半导体结至外壳的温度增量，Pd 是功率损耗，而Rth 是稳态热阻。芯片温度的升高可以用式(2.2) 所示的散热特性来确定。考虑到热阻与时间两者之间的关系，我们可以得到下面的公式：
Zth(t)= Rth?[1-exp(-t/t )] (2.4)
其中(是所讨论器件的半导体结至外壳之间的散热时间常数，我们也认为"Pd" 是在脉冲出现期间的散发出去的功率。那麽，我们可以得到：
?T(t)=Pd? Zth(t)(2.5)
如果Pd 不是常数，那麽温度的瞬态平均值可以近似地用下式表示：
?T(t)=Pavg(t) ? Zth(t)(2.6)
其中Pavg(t) 是散发出去的平均功率。作这个假定是合情合理的，因为瞬态过程的延续时间比散热时间常数短。由於一只MOSFET的散热时间常数为100ms的数量级，所以一般这并不成其为问题。热阻可以由产品使用说明书上得到，它一般是用“单脉冲作用下的有效瞬态过程的热阻曲线”来表示
图1 Zth(t)瞬态热阻
3. SPICE 的实现
本文提出的模型使用一种不同的PSPICE 模拟量行为模型（ABM）建模技术。事实上，利用这种建模方法，使用者可以用数学的方法建立模型，不必使用更多的资源。
可以看到，由SPICE内的MOSFET模型，并不能以温度结点的形式直接得到温度。然而，可以用图4中所示的“窍门”来解决这个问题。
为了做到这点，把MOSFET M1表示成为一个普通的Level-3 MOS模型加上一个电路。晶体管M1 仅仅是“感知”温度，温度是指通用的SPICE变量“Temp”。为了评价温度对漏极电流的影响（由M1我们只能够确定在温度“Temp” 例如在27 °C时，电流随著漏极电压的变化），增加了电路G1 。这部份电路可以看成是电流受控制的电流产生器：
Id(G1)=Id(M1) ? f(VGS,VDS,Tj,VTH,)(3.1)
在式(3.1)中的?数f的数学表达式可以从器件的输出特性通过内插法很容易得到。它与M1的模型有关，因而可以建立模拟量行为模型（ABM）。
4. 计算Tj(t)
当大功率MOSFET工作在重复脉冲或者单脉冲的情况下，知道了平均功率损耗，然後将功率损耗乘以热阻Zth(t)，就可以得到模型的温度。在电路中，热阻Zth(t)的数值是用电压来表示的，使用的符号为V(Zth(t))。参看模型G2，现们来计算M1的瞬时功率损耗：Pd(t)=VDSG1(t) ?IDG1(t)(4.1)
其中
IDG1(t)=IdM1(t) ?f(VGS,VDS,Tj,Vth,)(4.2)
在式(4.1)中，Pd(t) 是“ELAPLACE”的输入量。"ELAPLACE" 起积分的作用，於是得到消耗的能量E(t)；由此可以得到平均功率损耗如下
Pave(tk)= E(tk)/tk (4.3)
Pave(tk) 当然是与时间有关的，因为这个参数
是随著模拟仿真的进行而改变的。因此，平均功率损耗Pave(tk) 是变化的，它代表从模拟仿真开始到时刻tk这段时间的功率损耗的平均值。热阻曲线Zth(t) 可以以不同方式纳入到这个模型中。我们可以把单个脉冲响应用於Cauer或者Foster网络。我们也可采用a) 列表来表示，b)电压产生器VPULSE，c) 一种激励电压产生器。芯片温度增高的平均值?Tj-c(t)决定於Pave(t)，再乘上Zth(t)。
因此Tj-c(t) 可以用下式表示：
Tj-c(t)= Pave(t) ? Zth(t).+Tcase(4.4)
其中Tcase 取等於环境温度。
5. 模拟仿真结果及测量结果
在栅极驱动信号为不同类型的情况下进行了模拟仿真。下面图中的曲线是模拟仿真的结果。这些模拟仿真的结果是用新的SuperMESHTM STP14NK50ZFP 高电压MOSFET测量得到的，MOSFET是装在绝缘的外壳中。这种MOSFET器件是用本公司专有的Mesh OverlayTM 技术的经过优化而制造的产品。下面是它的主要性参数：
BVDSS RDS(on)
STP14NK50ZFP
(TO-220FP) > 500V < 0.38
在很宽的温度范围上进行了测量，测量结果如图7示。
图2 不同温度Tj时的输出特性曲线(实测结果)
图3 在不同的Tj时的输出性曲线(模拟结果)
图4电路图
图5 在10V时的RDS(on) (模拟结果)
图6 在10V时的RDS(on) (实测结果)
图7在10V时的VDS(on) (模拟结果)
图8 在10V时的VDS(on)（实测结果）
图9 (从上至下)：
A) Tj 随时间的变化
B,C)漏极电流
6. 结论
本文介绍了大功率MOSFET的一种新型的PSPICE电路模型，其中包含热模型，利用这个模型，设计人员可以确定硅芯片在瞬变过程中任何给定时刻的平均温度。这个电路包含电气特性和热特性之间的动态关系。唯一需要的输入参数可以很容易地从制造商提供的产品说明书中得到。这些参数是热阻、RDS(on) 随温度的变化，等等。这个模型也可以用於其它的半导体器件，包括双极型晶体管。
可以相信，这里提出的模型可以用於对器件的热性能进行全面的分析，从而改进它的长
期可靠性。
7. 致谢
本文作者借此机会感谢在Catania的MOSFET和IGBT产品技术和市场部的宝贵建议和支持。
参考文
1. B.J. Baliga , Modern Power Device.
2. Dr. P. Türkes, Dr. M. M?rz, P. Nance, SPICE Models for SIPMOS Compon ents Application Note.
3. Jon Mark Hancock Siemens Microelectronics A Hierarchical Cross-Platform P hysics Based MOSFET Model for SPICE and SABER.
5. Dr. John W. Sofia Fundamentals of Thermal Resistance Measurement.
6. Dr. John W. Sofia Electrical Thermal Resistance Measurements for Hybrids and Multi-Chip Packages.
技术交流__2003年1月30日
资料5
传热过程中的基本问题可以归结为：
1、载热体用量计算
2、传热面积计算
3、换热器的结构设计
4、提高换热器生产能力的途径。
解决这些问题，主要依靠两个基本关系。
（1）热量衡算式根据能量守恒的概念，若忽略操作过程中的热量损失，则热流体放出的热量等于冷流体取得的热量。即Q热=Q冷，称为热量衡算式。由这个关系式可以算得载热体的用量。
（2）传热速率式换热器在单位时间内所能交换的热量称为传热速率，以Q表示，其单位［W］。实践证明，传热速率的数值与热流体和冷流体之间的温度差△tm及传热面积S成正比，即：
Q=KS△tm(3-1)
S=nπd L (3-2)
式中：Q──传热速率，W；
S──传热面积，m2；
△tm──温度差，0C；
K── 传热系数，它表明了传热设备性能的好坏，受换热器的结构性能、流体流动情况、流体的物牲等因素的影响，W/m2? ℃；
n ──管数；
d ──管径，m；
L ──管长，m。
若将式（3-1）变换成下列形式：
Q/S=△tm/(1/K)(3-3)
式中：△tm──传热过程的推动力，℃
1/K ──传热总阻力（热阻），m2? ℃/W。
则单位传热面积的传热速率正比于推动力，反比于热阻。因此，提高换热器的传热速率的途径是提高传热推动力和降低热阻。
另一方面，从式（3-1）可知，如杲工艺上所要求的传热量Q己知，则可在确定K及△tm 的基础上算传热面积S，进而确定换热器的各部分尺寸，完成换热器的结构设计。
本章主要介绍应用这两个基本关系解决上述四个问题。介绍的范围以稳定传热为限。所谓稳定传热是指传热量与时间无关，即每单位时间内的传热量为定值。反之，传热量随着时间而变的则是不稳定传热，一般在化工连续生产中都属稳定传热。
就传热机理而言，任何热量传递总是通过传导、对流、辐射三种方式进行的。传热可依靠其中一种方式或几种方式同时进行，净的热流方向总是由高温处向低温处流动
第三节传热计算
________________________________________
间壁式传热是食品工业中应用最广泛的传热方式。在绝大多数情况下，这种传热是大规模连续进
行的。在这过程中，不论是热流体，还是冷流体或固体壁面，各点的温度不随时间而变，故属于
稳定传热过程。我们主要讨论稳定过程。
传热计算主要有两方面内容：一类是设计计算，即根据生产要求的热负荷确定换热器的传热面积
；另一类是校核计算，即计算给定换热器的传热量，流体的流量或温度等。二者均以换热器的热
量衡算和传热速率方程为计算的基础。
一、热量衡算
对间壁式换热器作能量衡算，因无外功加入，且位能和动能项均可忽略，故实际上为焓衡算。１．焓差法
Q=qm,h(Hh1-Hh2)= qm,c(Hc2-Hc1)
式中qm----质量流量，kg/s
H--单位质量流体的焓，J/kg
２．显热法
３．潜热法
二、总传热速率方程
（一）总传热速率方程
如前所述，两流体通过管壁的传热包括以下过程：
１．热流体在流动过程中把热量传给管壁；
２．通过管壁的热传导；
３．热量由管壁另一侧传给冷流体。
（二）总传热系数
（三）污垢热阻
三、平均温度差
一般情况下，冷，热流体在稳定换热的设备内分别在间壁两侧沿传热面进行吸热或放热流体的温
度沿传热面逐渐变化。局部温度差也是沿传热面而变化的。
当液体发生相变时，则其温度保持不变。当两侧均为变温时，两流体又有顺流和逆流之分。这几
种情况下温度沿传热面的变化如图５－９所示。
对一侧变温或两侧变温的情形，设冷，热两流体的比热容为常数，总传热系数为常数，热损失可
忽略，则在稳定传热时可用下列方法计算平均温度差。
Q=KStm
逆流操作与顺流操作相比较，具有如下几方面的优点：
１．加热时，若冷液体的初温终温处理量以及热流体的初温一定由于逆流时热流体的终温有可能
小于冷流体的终温，故其热流体消耗量有可能小于顺流者。冷却时的情况相似，冷流体消耗量有
可能小于顺流者。
２．完成同一传热任务。若热冷流体消耗量相同，由于逆流的对数平均温差大于顺流，故所需的
传热面积必小于顺流。
由此可见，除个别特殊情况外，应选择逆流操作较为有利。至于顺流操作，它主要用于加热时必
须避免温度高于某一限定温度，或冷却时必须避免温度低于某一限度的场合。
在实际换热器中，往往还伴有更复杂的情况。一种是两液体的流动不是平行而是正交的，这种流
动方式称为错流。第二种情形是两流体虽作平行流动，但对一部分管子而言属顺流，对另一部分
管子而言属逆流，这种流动称为折流。
对于错流和折流，其平均传热温差可用下法求取：
首先将冷热液体的进出口温度假定为逆流操作下的温度，求取其对数平均温差，然后乘以修正系
数，即得平均温度差：
四．传热的强化
强化传热的目的是以最小的传热设备获得最大的生产能力。强化传热有如下几种途径：1．加大传热面积
加大传热面积可以增加传热量，但设备增大，投资和维修费用也随之增加。要看传热量的增加数
值能补偿费用上的增加。
2．增加平均温差
平均温差愈大，自然热流量愈大。理论上可采取提高加热介质温度或降低冷却介质温度的办法，
但往往受客观条件和工艺条件的限制。另外，在一定的条件下，采用逆流方法代替顺流，也
可提
高平均温差。
3．减小传热阻
根据热阻的分析，一般金属间壁的导热热阻是较小的，所以强化措施通常不放在此点上。但当这
项热阻占有显著分量时，减小壁厚或使用热导率较高的材料，显然可以收效，重要的问题在于需
要经常保持壁面清洁。有时，防止污垢形成或经常清除垢层成为很重要的强化措施。
热阻中，重要的是两侧传热热阻，必须细心地考虑其强化措施。加大流速，提高湍动程度，减小
层流内层厚度，均有利于提高表面传热系数。
第四节表面传热系数关联式
________________________________________
用牛顿冷却定律处理复杂的对流传热，实质上是把一切复杂的影响因素均集中于表面传热系数。
因此，对对流传热珠形容便转化为对各种具体情况的表面传热系数的研究。
一对流传热的准数方程
（一）影响对流传热的因素
实验表明，影响表面传热系数的因素有以下几个方面：
1．流体的种类和相变化的情况
液体气体和蒸汽都有不同的表面传热系数。牛顿型流体和非牛顿型流体也是这样。流体有无相变
化，对传热有明显不同的影响。
2．流体的流动状态
流体扰动程度愈高，层流内层的厚度愈薄，对流传热系数也就愈大。
3．流体流动的原因
自然对流是由于流体内部存在温度差，因而各部分流体的密度不同，引起流体质点的相对位移。
强制对流是由于如泵搅拌器等外力的作用迫使流体流动，通常强制对流的表面传热系数比自然对
流的表面传热系数大得多。
4．流体的物理性质
对表面传热系数影响圈套的流体物性有流体的密度粘度热导率和比热容等。流体的物理性质不同
，流体和壁面间的对流传热也不同。
5．传热面的形状大小及位置
管板管束等不同形状的传热面，管径管长或板的高度，管子排列方式，水平或垂直旋转等都影响
表面传热系数。
（二）量纲分析法
综上所述，影响对流传热的因素很多。工程上常采用的是特征数方程或称特征数关联式。它是通
过实验得到数据后，再经理论分析整理而成的。
（三）各特征数的物理意义
通过推导得到的特征数方程式含有四个量纲为一的数群。它们的物理意义如下：
1．努塞尔数，或称传热数，符号为，即：
2．雷诺数，或称流动数，即：
3．普朗特数，或称物性数，即：
4．格拉晓夫数，即：
在采用特征数关联式时，必须注意：
应用范围。特征数关联式是严格应用在一定范围内的公式，决不应随意推广。
定性温度。计算特征数式中各特征数时，其所含的物性的数值应根据访式所指定的温度来确定。
此温度称为定性温度。一般是选取对传热过程起主要作用的温度人微言轻定性温度。
定性尺寸。计算特征数式中含几何尺寸的特征数时，也是其指定的固定边界的某一尺寸，称为定
性尺寸。定性尺寸一般也是选取对流体流动和传热有决定影响的固体表面尺寸。例如管内流动传
热用内径，管外对流传热用外径，套管间隙内的传热用当量直径等。
二流体无相变时的对流表面传热系数关联式
（一）流体在管内强制
（二）流体在管外强制对流
（三）自然对流表面传热系数
三流体有相变时的表面传热系数关联式
沸腾和冷凝时的传热发生有相变的传热。在沸腾和冷凝时必然伴随着流体的流动，故沸腾和冷凝
传热同样发生对流传热。
（一）蒸汽冷凝时的对流传热
1．蒸汽冷凝方式
蒸汽与低于其饱和温度的壁面相接触，即冷凝成液体附着于壁面上，并放出冷凝潜热。蒸汽在壁
面上冷凝可分滴状冷凝和膜状冷凝两种情况。
（二）液体沸腾时的对流传热
液体沸腾的主要特征是汽泡的形成及其运动。
1．液体沸腾的过程
根据传热温度的变化，液体沸腾传热过程要经历如下四个阶段：
①自然对流阶段
②泡核沸腾阶段
③膜状沸腾阶段
④稳定膜状沸腾。
2．影响沸腾传热的因素
液体沸腾传热的上述各阶段中，泡核沸腾在工业上具有重要的意义。泡核沸腾的主要特点是汽泡
在加热面上形成和发展，并脱离表面而作上升运动。因此，凡是影响汽泡生成强度的因素，均能
影响沸腾表面传热系数
3．液体沸腾表面传热系数
资料6
科友热传技术
理想中的散热
这是各材料间热传导能力的比较图表
设计散热器的基本概念，可以精简成一个数学方程式，它代表了排除外界因素后，两个导体间的热能对流：
Iw = ??x (T1-T2) x (I/A)
我们一个个简单说明吧：Iw代表两个不同物体（材料）间，若有温度上的差异（T1与T2）存在时的热能对流量。I代表两的物体间的距离，而A则代表表面积。Gamma代表的是热传导系数。大致看一下这个方程式，您就会了解理想中的散热器设计应该要有怎样的品质了。温度差距（T1-T2）是造成热对流的因素，另外它也会大大的被材料的热传导系数（gamm a）以及散热表面积所影响。我想这些应该充分说明了基本的概念了吧？
[风冷散热器]
对于现在的电脑产品而言，无论是预算上看，还是从实际散热效果上看，风冷散热是最好的方式。
(1) 影响风冷散热器散热效果的五大要素
A．散热风扇
B．散热片
C．导热介质
D．扣具
E．环境（温度）
(2) 影响风扇性能的确定项目
A．风量
B．风压
C．转速
(3) 影响散热片性能的确定项目
A．导热系数
B．受风面积
(4) 影响导热介质性能的确定项目
A．导热系数
B．热阻
C．填充能力
(5) 影响扣具性能的确定项目
A．应力分布与大小
B．重心位置
(6) 风冷散热原理
从热力学的角度来看，物体的吸热、放热是相对的，凡是有温度差存在时，就必然发生热从高温处传递到低温处，这是自然界和工程技术领域中极普遍的一种现象。而热传递的方式有三种：辐射、对流、传导，其中以热传导为最快。
热源（CPU或其它部件）将热量以热传导方式传至导热介质，再由导热介质传至散热片基部，由基部将热量传至散热片肋片并通过风扇与空气分子进行受迫对流，将热量散发到空气中。风扇不断向散热片吹入冷空气，流出热空气，完成热的散热过程。
[风冷散热器的热计算]
计算公式
A.传热量
B.散热量
C.热阻
说明
Q1：传热量
K：传热系数
△T1：平均传热温差
Q2：散热量（单位：W）
G：散热气流量（单位：kg/s ）
Cp：比定压热容（单位：kJ/kg?℃）
qv ：需求风量（单位：m3 /min）
ρ：气流密度（单位：kg/m3 ）
△T2：气流温差（单位：℃）
R1：散热片与环境热阻（单位：℃/W）
资料7
揭开散热鳍片的神秘面纱：基础热学
________________________________________
时间：11/17/2002 9:44:03 PM 来源：蜂鸟工作室阅读177次
1、序論：
隨著電腦中央處理器的時脈不斷成長，中央處理器產生的熱量也越來越驚人，古早的中央處理器不需要散熱片，而現今的產品則是不安裝散熱片可能會燒毀，台灣被稱為資訊硬體的製造王國，電腦的DIY風氣極為盛行，而電腦硬體的超頻也跟著大行其道，為了將中央處理
器的時脈能夠跑的更高，廠商跟著不斷的推出各式各樣的散熱器，網路上千奇百怪的超頻理論紛紛出籠，在本文中不討論如何進行超頻，而是針對目前市面上最常見的鰭片結構之空冷散熱器，嘗試以經過學術驗證的流體力學和熱傳學理論，來探討其設計與性能之優劣，並希望能夠提供讀者一些正確的觀念，並導正一些常見的散熱謬論。
致謝: 感謝sarion 先生在文字、文意上的斟酌與校稿
2、理論基礎：
所有物體的熱傳可以分成三種：熱傳導、熱對流及熱輻射。一般而言，熱輻射出去的能量太小，所以可以忽略不計。因此在散熱鰭片裡，最重要的兩個熱傳機制就是熱傳導及熱對流。在一般電腦的散熱裝置裡，熱傳導的重要性並不亞於熱對流，因為這是能否將晶片產生的能量傳送到鰭片的重要因素，但是想要降低溫度，熱對流就佔有很大的影響要素。因為能量是由流體靠著對流的現象[無論是強制對流或是自然對流]，把晶片產生的能量給帶走。
3、比熱及熱傳導係數：
比熱跟熱傳導係數這是兩種不同的量值，但是很多人卻將他們給搞混了。
比熱的定義為：單位質量下需要輸入多少能量才能使溫度上升一度K ( )，
而熱傳導係數的定義為：每單位長度、每度K，可以傳送多少瓦數的能量( )。
簡單說來，比熱的定義是指出整體內能的變化，但是熱傳導係數卻是傳送能量的能力。常看到某些硬體測試文章的作者，在文章中提到：「某材料吸熱快散熱慢，所以如何如何」，筆者看到"吸熱快散熱慢"這六個字實在大惑不解，翻遍了手上有的Heat Transfer 書籍，甚至是Journal of Heat Transfer、Journal of Heat and Mass Transfer等期刊也沒有看過類似的理論。
抱持吸熱快散熱慢理論的硬體測試文章作者，多是觀察了幾個散熱器的溫度升降狀態就做出某某材料會吸熱快散熱慢的推論，殊不知吸熱快散熱慢最多只能用來描述某散熱片在某特定時間下的狀態，但是將吸熱快散熱慢當成是某種材料的特性，那就犯了常見以特例論證通則的邏輯謬誤。
由最基本的能量守恆觀念來看，一個系統如果吸熱快散熱慢，這表示在單位時間內進入此系統的熱能一直大於離開此系統的熱能，此系統內的熱能將不斷的增加，系統溫度就會上升，如果吸熱快散熱慢是這個系統的特性的話，這個系統會出現溫度不斷上升，直到整個系統無法負荷更多熱能而整個燒毀的狀況。
但是事實不會出現這樣的狀況，因為吸/散熱快慢跟熱傳導係數、熱對流係數及溫度梯度有關聯，吸/散熱快慢是不斷在變化的，沒有一個系統會有吸熱快散熱慢的特性，假設一個系統A原本處於向系統B吸取熱快，將熱散到系統C慢的情況下，系統A溫度會不斷的上升，如此A與B間溫度梯度變小，吸熱就會變慢，A與C間溫度梯度則變大，散熱就會變快，因此系統A會由吸熱快散熱慢的狀態逐漸變成吸/散熱速度相等的狀態，一直到穩態時就會變成吸散熱速度相等，系統A的溫度不會變化。
4、長條型鰭片和圓柱型鰭片：
在散熱器本身的熱傳裡，有這一個相當重要的因素：流體流動。而長條型鰭片跟圓柱型鰭片的差距，就是流體的流動。在圓柱型鰭片周圍，因為流體的阻力較小，流體容易流動，也因此容易帶走在圓柱的能量，加強了對流的效果，因此在相同面積的散熱鰭片裡，圓柱型鰭片都會比長條型鰭片有著更好的熱傳效果。這一方面的應用實例如：Swiftech MC462。
圓柱型鰭片：Swiftech MC462 長條型鰭片：
流體在鰭片周圍的流動性對於散熱可以說是有著很大的影響，越好流動的鰭片設計越能得到
較高的熱傳能力[相同面積]，這也就代表著鰭片的排列方式，外型對於熱傳有著頗大的差異性。
5、散熱器底座厚薄? 熱阻的概念：
散熱器底座對於熱傳是否有影響? 有很多人會人為沒有。其實這是因為現階段鰭片使用的金屬的熱傳導係數較高(鋁、銅)，外加厚度不明顯，所以影響不容易看出來。有興趣的人可以做一個實驗，拿一塊鐵塊，高度1公尺，然後在鐵塊周圍用乾毛巾包起來，然後上層再用一散熱鰭片來作散熱。如此一開機，筆者幾乎可以保證，不需要太久就會當機了。為什麼?因為鐵塊的熱傳導係數雖然也頗高，但是在鐵塊內部還是會有溫度梯度的存在。雖然鐵塊內部可以容納頗多的能量，但是上層的散熱鰭片不能得到較高的溫度梯度，使得熱逸散的能力近乎沒有，而底部的晶片一直在傳送能量給鐵塊，導致兩端的溫差越來越大，終於突破晶片可以忍受的最高溫度而導致當機。而這塊鐵塊就是熱阻。當然也可以把這鐵塊換成寶麗龍，或是空氣，這當機的速度就會越明顯。
講到這邊筆者想就會有很多人可以舉一反三，了解扣具的用意在哪了。扣具不只是將鰭片固定在晶片上面，他的作用也是降低熱阻。熱阻跟壓力也成逆相關。壓力越大熱阻越小。那壓力越大不就越好? 假如晶片可以承受，那就很完美，但是這世界卻不是這樣完美的。因此就有人在晶片跟鰭片之間塗抹散熱膏來填補晶片跟鰭片之間的空隙，降低熱阻。當然，如果晶片跟鰭片兩接觸平面是完美的平面，那熱阻可以說是沒有，也因為世界的不完美，所以無法達成完美的接觸平面，所以就有人會特地替鰭片作提高平面度的工作。這些都是為了讓熱阻降低，增加晶片跟鰭片之間的熱傳。不過，筆者建議不要太過火了，因為這項工作只達成了熱傳導，卻達不成熱逸散。
但這邊卻有一特殊的應用：銅底。為什麼要在鰭片底部加一薄銅片?原因很簡單，因為銅的熱傳導係數比鋁高，所以可以更均勻的將能量傳送到鋁鰭片的四周外圍鰭片。這是因為鋁本身的熱傳導係數不是無限大，所以在鋁鰭片裡面會有溫度梯度的存在：中心溫度較高，四周溫度較低。然而熱傳的一個重要因素就是溫度梯度，如此一來雖然中心有著較高的熱傳效果，但是鰭片四周卻比中心的熱傳效果差，導致整體熱傳效果的減低。因此使用銅片來解決這溫度梯度的不均勻問題。雖然銅片增加了熱阻，但是增加了一點點的熱阻卻大大加強了整體鰭片的溫度均勻分布，可以說得多於失。
除了銅底，也有人使用銅柱﹙ex：下圖的ARKUA 7528﹚，當然這也是相同的原理。但是使用銅柱時，對於氣流的處理必須更加注意，不然軸流風機的氣流一出來馬上就被銅柱給擋回去，形成迴流造成能量的損耗。
6、高頻噪音：風速對熱傳的影響
筆者認為大部分的人都知道風速越大，熱傳效果越好。理論上如此，實際上也如此[考慮直接吹入晶片的進氣方式，不考慮其他方式，因為其他方式不一定會有比較好的結果，這還得考慮迴流區對於鰭片的影響] 。因為風速越高，熱對流效應越強烈。但是這有幾個問題，是否一定只有高風速才會對熱傳有絕對性的影響? 是否只有高頻噪音才會帶來高風量? 風量是不是可以毫無限制的提高? 的確，風速對於熱傳的影響可以說接近絕對：在一定的速度之下。為什麼? 大家想想太空梭的隔熱磚就知道了。當流體磨擦所損耗的能量大於所能帶走的能量之後，那麼就會見到鰭片溫度越來越高，甚至融化。不過這種終極的速度已經在音速以上了[以空氣而言，其他流體不一定]。這也就是說可以不用考慮這樣的影響。如果，能以其他比空氣黏滯性係數還低的氣體來當作進氣，那麼就能以較低的風速得到一個一樣的散
熱結果。此外，改變氣體密度，渠道[假設CPU散熱裝置為一矩形渠道]寬度也能得到一樣的結果。歸納這些考慮因素，可以得到一個無因次化[就是把所有的質量、長度、時間等因次項給消掉的純量值]參數：Reynolds number(Re)。這就是影響熱傳最主要的因素。一般廠商都是直接增加Reynolds number 來改善熱傳，因為這最簡單，最不需要花時間設計鰭片。[Ex:冰天X地]
那是否只有高頻噪音才能帶來高風量? 這答案一定是否定的。大家想想，電風扇的風量夠大吧? 那種掛在天花板的大風機風量也很足夠，但是轉速就是很慢。這就是作用面積的影響。假如使用一個類似漏斗的東西，將大風扇的風收集轉成小面積吹入鰭片裡，如此一來不但能降低噪音，也能得到足夠或是更高的風量，而這就是大轉小風罩的原理：因為流量是跟面積和速度成正比。
還有一個問題就是風速是否能毫無限制的增加? 假如風扇不變大，單純使用軸流風扇的情況下，筆者可以說這是不可能的。這就得考慮到另外一個觀念：邊界層分離。什麼是邊界層分離現象? 筆者想大家都有看過在河流裡面的樹枝，當水流流速達到一定程度時，樹枝的後半表面會開始形成一個渦流的現象[不是背後，是表面]，而這個現象就是邊界層分離。當風扇轉速達到一定程度時，空氣也會在葉片表面形成此現象，當此現象越來越嚴重時，就會產生失速的現象，這也就是說風扇再怎樣輸入能量得到更高的轉動都不能得到更高的風量，甚至會得到反效果。這也就是說不改變鰭片外型，鰭片的熱傳能力是有上限的。
7、鰭片長度的影響? 鰭片效率的概念：
鰭片是否越長越好? 理論上是，但是必須考慮到他的效率問題。因為這跟成本有很大的關聯。然而要如何考慮鰭片效率? 這方面的數學型式頗重，這篇不是學術性的報告，所以筆者只指出他的相關性參數：熱對流係數、鰭片長度、整體面積、熱傳導係數，周長。因為數學模式並不簡單，所以筆者並不想詳細介紹。一般說來長度越長，鰭片效率越差，熱傳導係數越高，鰭片效率越好。這也就是說使用銅做成的鰭片會比同造型的鋁鰭片有著更好的效率，面積越大的鰭片也會有較好的鰭片效率。
8、熱傳的原罪：熱邊界層的概念：
什麼是熱邊界層? 簡單的說，就是流體在物體表面產生對流效應時，因為流體的熱傳導係數很差，接觸物體表面的流體無法順利的將能量傳送給上層的流體，所以流體和物體表面作用出一層溫度較其他流體高的流體，而這層流體就稱作熱邊界層。因為這層流體因為溫度較高，阻礙了較冷流體和物體表面的對流，降低了熱傳的效果。這代表什麼意思呢? 筆者想用抽風跟吹風的差別會比較容易瞭解他的內涵：為了增強鰭片的散熱效果，建議將最低溫的流體直接流入最高溫的鰭片上。因為熱邊界層的成長，會導致熱傳效果的降低，如果將最低溫的流體流進最低溫的鰭片上，這樣就會導致流體流到在最高溫鰭片底部，因為熱邊界層的影響而阻隔了較低溫流體跟高溫鰭片的熱交換，進而降低了熱傳的效果。
9、實戰篇：
在眾多的鰭片中，要如何選購一顆可以勝任高發熱晶片的散熱裝置呢?其實，這並不難，只要使用熱傳學的觀點來看，好與不好幾乎一眼就可以看穿了。首先，拿到一顆鰭片，我們必須先考慮流體在鰭片內部好不好流動? 光這一點就可以幾乎剔除了現階段市面上可以看到的所有鰭片了。因為密密麻麻的矩形條狀鰭片跟放射性鰭片，甚至是圓柱型鰭片相比，流體在矩形條狀鰭片裡的流動性實在是太差，所以只好瘋狂的增加風量，增加面積來解決這問題。再來，考慮材質，因為這對於鰭片的效率有著相當高程度的影響，這也是為什麼在高發熱晶片的世界裡，鋁製鰭片越來越難存活的原因。考慮鰭片表面的光滑性，粗操的表面可以得到較好的效果，考慮風扇的風量，使用高風量的鰭片會有著較好的散熱效果。考慮整體溫度的均勻性，假如銅鰭片底部加裝銀底如同鋁鰭片底部加裝銅底一般，這樣也會有較好的效果。此外，假如鰭片上方有風罩的設計，這對於散熱是有幫助的，氣體的流動方向，一般而言，
风机风量的计算、风机的选择
风机风量的定义为:风速V与风道截面积F的乘积.大型风机由于能够用风速计准确测出风速,所以风量计算也很简单,直接用公式Q=VF,便可算出风量. 风机数量的确定根据所选房间的换气次数，计算厂房所需总风量，进而计算得风机数量。计算公式：N=V×n/Q 其中：N——风机数量（台）； V——场地体积（m3）； n——换气次数（次/时）； Q——所选风机型号的单台风量（m3/h）。风机型号的选择应该根据厂房实际情况，尽量选取与原窗口尺寸相匹配的风机型号，风机与湿帘尽量保持一定的距离（尽可能分别装在厂房的山墙两侧），实现良好的通风换气效果。排风侧尽量不靠近附近建筑物，以防影响附近住户。如从室内带出的空气中含有污染环境，可以在风口安装喷水装置，吸附近污染物集中回收，不污染环境 引风机所需风量风压如何计算 1、引风机选型，首要的是确定风量； 2、风量的确定要看你做什么用途，不同的用途风量确定方法不一样，请参照专业书籍或者请教专业技术人员； 3、确定了风量之后，逐段计算沿程阻力和局部阻力，将它们相加，乘以裕量系数，得出需要的压力； 4、查阅风机性能数据表，或者请风机厂家查找对应的风机型号即可 风机风量和风压计算功率，工业方面用，设计中，通过风量和风压计算风机的大概功率 功率(KW)=风量(m3/h)*风压(Pa)/(3600*风机效率*机械传动效率*1000)。 风量=(功率*3600*风机效率*机械传动效率*1000)/风压。 风机效率可取至；机械传动效率对于三角带传动取，对于联轴器传动取。 风量如何计算要加入风机功率管道等因素，抽风空间的大小等 比如说：100平方的房间我需要每小时抽风500立方，要怎么求出它的风机的功率，管道等。还有风速和立方怎么算出来的，比如说或米每秒的风速多长时间可以抽100立方或500立方的风以上的两个问题要求有个计算公式，公式中的符号要注明。 一、 1、管道计算 首先确定管道的长度，假设管道直径。计算每米管道的沿程摩擦阻力： R=(λ/D)*(ν^2*γ/2)。 2、计算风机的压力：ρ=RL。 3、确定风量：500立方。 4、计算风机功率：P=500立方*ρ/(3600*风机效率*1000*传动效率)。 5、风量计算：Q=ν*r^2**3600。 6、风速计算：ν=Q/(r^2**3600) 7、管道直径计算：D=√(Q*4)/(3600**ν) 二、 1、风速为s时，计算每小500立方米风需要多长时间。假设管道直径为。 Q=ν*r^2**3600 =*2)^2**3600 =(立方) 500/=(小时)
风机选型常用计算 (1)(DOC)
风机选型常用计算 风机是一种用于压缩和输送气体的机械，从能量观点来看，它是把原动机的机械能量转变为气体能量的一种机械。 风管截面积的计算： 截面积=机器总风量÷3600÷风速 风机分类及用途： 按作用原理分类 透平式风机--通过旋转叶片压缩输送气体的风机。容积式风机—用改变气体容积的方法压缩及输送气体机械。 按气流运动方向分类 离心式风机—气流轴向驶入风机叶轮后，在离心力作用下被压缩，主要沿径向流动。轴流式风机—气流轴向驶入旋转叶片通道，由于叶片与气体相互作用，气体被压缩后近似在园柱型表面上沿轴线方向流动。 混流式风机—气体与主轴成某一角度的方向进入旋转叶道，近似沿锥面流动。横流式风机—气体横贯旋转叶道，而受到叶片作用升高压力。
按生产压力的高低分类(以绝对压力计算) 通风机—排气压力低于112700Pa； 鼓风机—排气压力在112700Pa~343000Pa之间； 压缩机—排气压力高于343000Pa以上； 通风机高低压相应分类如下(在标准状态下) 低压离心通风机：全压P≤1000Pa 中压离心通风机：全压P=1000~5000Pa 高压离心通风机：全压P=5000~30000Pa 低压轴流通风机：全压P≤500Pa 高压轴流通风机：全压P=500~5000Pa 一般通风机全称表示方法 型式和品种组成表示方法 压力:离心通风机的压力指升压（相对于大气的压力）,即气体在风机内压力的升高值或者该风机进出口处气体压力之差。它有静压、动压、全压之分。性能参数指全压（等于风机出口与进口总压之差）,其单位常用Pa、KPa、mH2O、mmH2O等。
流量:单位时间内流过风机的气体容积,又称风量。常用Q来表示,常用单位是;m3/s、m3/min、m3/h（秒、分、小时）。(有时候也用到“质量流量”即单位时间内流过风机的气体质量,这个时候需要考虑风机进口的气体密度,与气体成份,当地大气压,气体温度,进口压力有密切影响,需经换算才能得到习惯的“气体流量”。 转速：风机转子旋转速度。常以n来表示、其单位用r/min(r表示转速，min表示分钟)。 功率：驱动风机所需要的功率。常以N来表示、其单位用Kw。 传动方式及机械效率： A型直联传动D型联轴器联接转动F型联轴器联接转动B型皮带传动
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
风机选型所需风量的设计计算方法
风机选型所需风量的设计计算方法应不同地区不同客户，制造厂有义务指导客户如何选择适当风量，兹将风量选择方法，介绍如下： 首先必须了解一些已知条件： 1.1卡等于1g重0℃的水使其温度上升1℃所需的热量。 2.1瓦特的功率工作1秒钟等于1焦尔。 3.1卡等于 4.2焦尔 4.空气的定压(10mmAq)比热(Cp)=0.24(Kcal/Kg℃) 5.标准状态空气：温度20℃、大气压760mmHg、湿度65%的潮湿空气为标准空气，此时单位体积空气的重量（又称比重量）为1200g/M*3 6.CMM、CFM都是指每分钟所排出空气体积，前者单位为立方米/每分；后者单位为立方英呎/每分钟。 1CMM=35.3CFM。 2,公式推算一、得知：风扇总排出热量(H)=比热(Cp)×重量(W)×容器允许温升(△Tc) 因为：重量W=(CMM/60)×D=单位之间(每秒)体积乘以密度 =(CMM/60)·1200g/M*3=(Q/60)×1200g/M*3所以：总热量 (H)=0.24(Q/60)·1200g/M*3·△Tc 二、电器热量(H)=(P[功率]t[秒])/4.2 三、由一、二得知: 0.24(Q/60)·1200g/M*3·△Tc=(P·t)/4.2Q=(P×60)/1200·4.2·0.24·△TcQ=0.05P/△Tc (CMM)=0.05·35.3P/△Tc=1.76P/△Tc…………………………(CFM) 四、换算华氏度数为：Q=0.05·1.8P/△Tf=0.09P/△Tf (CMM)=1.76·1.8P/△Tf=3.16P/△Tf…………………………(CFM)↑TOP3, 范例例一：有一电脑消耗功率150瓦，风扇消耗5瓦，当夏季气温最噶30℃，设CPU允许工作60℃，所需风扇风量计算如下：P=150W+5W=155W；△ Tc=60-30=30Q=0.05×155/30=0.258CMM=9.12CFM(为工作所需风量)所以,应选择实际风量为Qa之风扇
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；
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
风机风量计算方法
风机风量计算方法 风机风量的定义为:风速V与风道截面积F的乘积.大型风机由于能够用风速计准确测出风速,所以风量计算也很简单,直接用公式Q=VF,便可算出风量. 风机数量的确定根据所选房间的换气次数，计算厂房所需总风量，进而计算得 风机数量。计算公式：N=V×n/Q 其中：N——风机数量（台）； V——场地体积（m3）； n——换气次数（次/时）； Q——所选风机型号的单台风量（m3/h）。 风机型号的选择应该根据厂房实际情况，尽量选取与原窗口尺寸相匹配的风机型号，风机与湿帘尽量保持一定的距离（尽可能分别装在厂房的山墙两侧），实现良好的通风换气效果。排风侧尽量不靠近附近建筑物，以防影响附近住户。如从室内带出的空气中含有污染环境，可以在风口安装喷水装置，吸附近污染物集中回收，不污染环境 引风机所需风量风压如何计算 1、引风机选型，首要的是确定风量； 2、风量的确定要看你做什么用途，不同的用途风量确定方法不一样，请参照专业书籍或者请教专业技术人员； 3、确定了风量之后，逐段计算沿程阻力和局部阻力，将它们相加，乘以裕量系数，得出需要的压力； 4、查阅风机性能数据表，或者请风机厂家查找对应的风机型号即可 风机风量和风压计算功率，工业方面用，设计中，通过风量和风压计算风机的大概功率 功率(KW)=风量(m3/h)*风压(Pa)/(3600*风机效率*机械传动效率*1000)。风量=(功率*3600*风机效率*机械传动效率*1000)/风压。 风机效率可取0.719至0.8；机械传动效率对于三角带传动取0.95，对于联轴器传动取0.98。
风量如何计算？要加入风机功率管道等因素，抽风空间的大小等? 比如说：100平方的房间我需要每小时抽风500立方，要怎么求出它的风机的功率，管道等。还有风速和立方怎么算出来的，比如说0.1或0.5米每秒的风速多长时间可以抽100立方或500立方的风？以上的两个问题要求有个计算公 式，公式中的符号要注明。 一、 1、管道计算 首先确定管道的长度，假设管道直径。计算每米管道的沿程摩擦阻力： R=(λ/D)*(ν^2*γ/2)。 2、计算风机的压力：ρ=RL。 3、确定风量：500立方。 4、计算风机功率：P=500立方*ρ/(3600*风机效率*1000*传动效率)。 5、风量计算：Q=ν*r^2*3.14*3600。 6、风速计算：ν=Q/(r^2*3.14*3600) 7、管道直径计算：D=√(Q*4)/(3600*3.14*ν) 二、 1、风速为0.5m/s时，计算每小500立方米风需要多长时间。假设管道直径为0.3m。 Q=ν*r^2*3.14*3600 =0.5*(0.3/2)^2*3.14*3600 =127.2(立方) 500/127.2=3.9(小时) 建议：风速最好确定在12m/s比较合适，提高风速后可以缩小管道的直径。
冷却风扇的选型与设计
摘要 冷却风扇的设计包括气动设计计算，结构设计和强度计算等内容。冷却风扇的气动设 计分相似设计和理论设计两种方法。相似设计方法简单，可靠，在工业上广泛使用。而理论 设讲方法用于设计新系列的通风机。本文在了解离心通风机的基本组成，工作原理以及设计 的一般方法的基础上，设计了一种离心通风机。 关键字：冷却风扇工作原理设计方法 ABSTRACT The design of Centrifugal fan includes the calculation of aerodynamic and the structure etc. The aerodynamic design of Centrifugal fan has two kinds of methods: one is the likeness designs, the other is theoretical designs. Based on above, this article designed a Centrifugal fan based on above. Key words: Centrifugal fan; working principle; design method
1.引言…………………………………………………………………… .(1) 2.冷却风扇的结构及原理 (3) 2.1离心式风机的基本组成 (3) 2.2离心式风机的原理 (3) 2.3离心式风机的主要结构参数 (4) 2.4离心式风机的传动方式 (5) 3离心风机的选型的一般步骤 (5) 4.冷却风扇的设计 (5) 4.1通风机设计的要求 (5) 4.2设计步骤 (6) 4.2.1叶轮尺寸的决定 (6) 4.2.2离心通风机的进气装置 (13) 4.2.3蜗壳设计 (14) 4.2.4参数计算 (20) 4.3离心风机设计时几个重要方案的选择 (24) 5.结论 (25) 附录 (25)
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
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。
设计散热系统时风扇选型的计算
足够的冷空气与散热片进行热交换，也会造成散热效果不好。一般铝质鳍片的散热片要求风扇的风压足够大，而铜质鳍片的散热片则要求风扇的风量足够大；鳍片较密的散热片相比鳍片较疏的散热片，需要更大风压的风扇，否则空气在鳍片间流动不畅，散热效果会大打折扣。所以说不同的散热器，厂商会根据需要配合适当风量、风压的风扇，而并不是单一追求大风量或者高风压的风扇。 无论 Intel 还是 AMD 的CPU 都已经到了与散热器不可分割、甚至丝毫也不能马虎的程度。 CPU 的风扇和散热片可以说是目前最实效、最方便、最常用的 CPU 降温的方法，因此选购一款好的 CPU 散热器是十分必要的。根据空气散热三要素的原理，热源物体表面的面积、空气流动速度以及热源物体与外界的温差是影响散热速度的最重要因素，其实所有 CPU 散热器的设计也都是围绕更好地解决这三个问题而进行的。下面就为大家介绍一些有关 CPU 散热器的性能参数，希望能对大家有所帮助。 风扇功率 风扇功率是影响风扇散热效果的一个很重要的条件，功率越大通常风扇的风力也越强劲，散热的效果也越好。而风扇的功率与转速又是直接联系在一起的，也就是说风扇的转速越高，风扇也就越强劲有力。目前一般电脑市场上出售的都是直流 12V 的，功率则从 0.x 瓦到 2.x 瓦不等，购买时需要根据你的 CPU 发热量来选择，理论上是功率略大一些的更好一些，不过，也不能片面地强调高功率，如果功率过大可能会加重计算机电源的工作负荷，从而对整体稳定性产生负面影响。风扇口径该性能参数对风扇的出风量也有直接的影响。在允许的范围之内，风扇的口径越大出风量也就越大，风力作用面也就越大。通常在主机箱内预留位置是安装 8cm×8cm 的轴流风扇。对于该指标，笔者认为应选择的风扇口径一定要与自己计算机中的机箱结构相协调，保证风扇不影响计算机其他设备的正常工作，以及保证计算机机箱中有足够的自由空间来方便拆卸其他配件。 风扇转速 风扇的转速与功率是密不可分的，转速的大小直接影响到风扇功率的大小。通常在一定的范围内，风扇的转速越高，它向 CPU 传送的进风量就越大， CPU 获得的冷
液压系统温升及散热器选型计算
液压系统温升及散热器 选型计算 The manuscript was revised on the evening of 2021
液压系统温升及散热器选型计算 液压系统油液温升计算及冷却器选型 摘要: 介绍了液压系统的系统损耗功率及油液温升的计
算。通过对两种冷却器的比较, 提出了正确的选型方法。 关键词: 液压系统; 油液温升; 冷却器; 损耗功率 1 前言 液压系统的压力、容积和机械损失构成总的能 量损失, 这些能量损失都将转化为热量, 使系统油温升高。油温的变化将直接影响液压元件的寿命; 油温升高将使油液氧化, 加速油液的变质; 油温过高还严重影响液压油的稳定性, 进而影响液压系统的寿命和传动效率。为此, 必须对系统进行发热与温升计算, 以便对系统温升加以控制。下面对液压系统的发热量及温升计算和冷却器的选择予以介绍。 2 系统损耗功率和温升计算 损耗功率计算 液压系统发热的主要原因是由液压泵和执行器 的功率损失以及溢流阀的溢流损失造成的。其系统的损耗功率即发热功率为: H=P( 1- η) 式中: P—系统泵组的总驱动功率; η—系统效率。 η=ηP ηC ηA 其中: ηP —液压泵的效率, 可从产品样本中查到; ηA —液压执行器总效率, 液压缸一般取～; ηC —液压回路的效率。 ηC
= Σp1 q1 Σp P q P 式中: Σp1 q1 —各执行器负载压力和负载流量即输入 流量乘积的总和; Σp p q p —各液压泵供油压力和输出流量乘积的 总和。 系统的损耗功率即发热功率H 也可按下式估 算, 由于热能的损耗总量约占泵组驱动功率的15% ～30%, 因此: H=( 15%～30%) P 油液温升计算 液压系统中产生的热量H, 由系统中各个散热 面散发至空气中, 其中油箱是主要散热面。因为管道散热面积相对较小, 且与其身的压力损失产生的热量基本平衡, 故一般略去不计。当只考虑油箱散热 时, 其散热量H O 可按下式计算: H O=KAΔt 式中: K—散热系数[ W(/ m2·℃) ] , 计算时可选用推荐值: 当通风很差( 空气不循环) 时, K=8[ W/ ( m2·℃) ] ; 通风良好( 空气流速为1m/s 左右) 时, K=14～20[ W(/ m2·℃) ] ; 风扇冷却时, K=20～25[ W(/ m2·℃) ] ; 用循环水冷却时, K=110～175[ W(/ m2·℃) ] 。 A—油箱散热面积, m2;
发动机散热器的设计计算
发动机散热器的设计计算 散热片面积是冷却水箱的基本参数，通常单位功率所需散热面积为0.20~0.28㎡/KW。发动机后置的车辆冷却条件比较差，工程机械行走速度慢没有迎风冷却，因此所配置的水箱散热面积宜选用上限。 水箱所配相关管道不能太小，其中四缸机的管道内径≧37mm，六缸机的管道内径≧42mm。 水箱迎风面积要求尽可能大一点，通常情况下为0.31~0.37㎡/KW，后置车、工程车辆还要大一些，由于道路条件改善，长时间的高速公路上高速行驶，或者容易超载，经常爬坡的车辆也要选得大一点。 对冷却液的要求： 1.冷却作用：有效的带走一定的热量，使发动机得到冷却，防止过热。 2.防冻作用：防止冷却液结冰而导致水箱和柴油机水腔冻裂。 3.防氧化和腐蚀：冷却液可防止金属件的氧化和腐蚀。 为改善发动机的工作条件，进一步提高其冷却性能，发动机后置或者重型车都配置了膨胀水箱。膨胀水箱应高于散热水箱50mm左右，必须具有相当于冷却系统总容积6%的冷却液膨胀空间，储备水量应是冷却系统总容积的11%，有暖风时达到20%，冷却液液面不能淹没加水伸长颈管，加水伸长颈管上部必须设通气孔，通气管不宜小于φ3.2mm，膨胀水箱最低液面以下水深不得低于50mm，以防止空气进入注水管。 由于受到发动机水循环系统进出口口径大小的限制，发动机进水接口外径为34mm（散热器出水接口外径也为34mm），发动机回水接口外径为35mm（散热器回水接口外径为35mm）。 本产品所选用的发动机额定功率为：110kw 在设计或选用冷却部件时应以散入冷却系统的热量Q为原始数据，来计算冷却系统的循环水量和冷却空气量：
用经验式 =???==3600 21.0431*******.03600u e e W h p Ag Q 69.14kJ/s=59450kcal/h 燃料热能传给冷却系的分数，取同类机型的统计量，%，柴油机A=0.23～0.30，取A=0.25 e g -燃料消耗率，kg/kw.h ；柴油机为0.210 e P -发动机有效功率，取最大功率110kw 若水冷式机油散热器，要增加散热量，W Q 增大5%～10%. 在算出发动机所需的散走的热量后，可计算冷却水循环量 187.41000814.69??=?= W W W W W C r t Q V =206.41L/min W t ?-冷却水循环的容许温升（6?-12?），取8? W r -水的密度，（1000kg/3m ） W C -水比热（4.187kJ/kg.C ?） 实际冷却水循环量为：==W a V V 2.1247.69L/min 冷却空气需要量：047.101.12014.69??=?= Pa W W W W C r t Q V =3.27m 3/s a t ?-散热器前后流动空气的温度差，取20C ? a r -空气密度，一般a r 取1.01kg/3m Pa C -空气的定压比热，可取Pa C =1.047kJ/kg.C ? 二．散热器设计 1.散热器的计算所根据的原始参数是散热器散发的热量和散热器的外形尺寸。 散热器散发的热量就等于发动机传给冷却液的热量。 已知散热器散发的热量后，所需散热面积F 可由下式计算：
风机风量的计算、风机的选择
风机风量如何计算 风机风量得定义为:风速V与风道截面积F得乘积、大型风机山于能够用风速计准确测岀风速，所以风量计算也很简单，直接用公式Q=VF?便可算出风量、风机数量得确定根据所选房间得换气次数dl?算厂房所需总风量，进而计算得风机数量。计算公式：N=VXn/Q其中:N——风机数量(台);V——场地体积(m3); n——换气次数(次/时)；Q一一所选风机型号得单台风量(m3 / h)。风机型号得选择应该根据厂房实际情况，尽量选取与原窗口尺寸相匹配得风机型号，风机与湿帘尽量保持一定得距离(尽可能分别装在厂房得山墙两侧)，实现良好得通风换气效果。排风侧尽量不鼎近附近建筑物，以防影响附近住户。如从室内带出得空气中含有污染环境，可以在风口安装喷水装置，吸附近污染物集中回收，不污染环境 引风机所需风量风压如何计算 1、引风机选型，首要得就是确定风量； 2、风量得确定要瞧您做什么用途，不同得用途风量确定方法不一样，请参照专业 书籍或者请教专业技术人员； 3、确定了风量之后，逐段计算沿程阻力与局部阻力，将它们相加，乘以裕量系数, 得出需要得压力； 4、查阅风机性能数据表，或者请风机厂家查找对应得风机型号即可风机风星与风压计算功率,工业方面用，设计中，通过风戢与风压计算风机得大概功率功率(KW)=风量(m3/ h)"风压(Pa) / (3600*风机效率"机械传动效率T000)。风量=(功率* 3 60 0 ?风机效率火机械传动效率T 0 00)/风压。 风机效率可取0、719至0、8 ;机械传动效率对于三角带传动取0、95,对于联轴器传动取0、98o 风毘如何计算？要加入风机功率管道等因素?抽风空间得大小等？ 比如说:1 0 0平方得房间我需要每小时抽风500立方，要怎么求出它得风机得功率,管道等。还有风速与立方怎么算出来得，比如说0、1或0、5米每秒得风速多长时间可以抽100立方或 5 00立方得风?以上得两个问题要求有个计算公式，公式中得符号要注明。 、 ［、管道计算 首先确定管道得长度，假设管道直径。汁算每米管道得沿程摩擦阻力:R=(A/D)*(v A 2*y/2) o 2、计算风机得压力:p=RL。 3、确定风量:5 0 0立方。 4、计算风机功率:P = 5 00立方*p/ (3600*风机效率* 1 0 0 0*传动效率)。 5、风量计算:Q=vZ2"3、14*3 600。 6、风速计算：v=Q / ("2*3、14* 3 600) 7、管道直径计算:D=>/(Q*4)/(3600* 3 . 1 4*v) 1、风速为0、5m/s时，计算每小500立方米风需要多长时间。假设管道直径为0、3m。 Q=v*r A2 *3. 1 4 * 36 0 0 =0、5*(0. 3/2)A2*3> 1 4*3600 =12 7、2(立方) 50 0/127、2=3、9 (小时) 建议:风速最好确定在1 2m/s比较合适，提高风速后可以缩小管道得直径。
矿井主扇风机选型计算
X X煤矿主通风系统选型 设计说明书 一、XX矿主要通风系统状况说明 根据我矿通风部门提供的原始参数：目前矿井总进风量为2726m3/min，总排风量为2826m3/min，负压为1480Pa，等积孔1.46㎡。16采区现有两条下山，16运输下山担负采区运输、进风，16轨道下山担负运料、行人和回风。我矿现使用的BDKIII-№16号风机2×75Kw，风量范围为25-50m3/S，风压范围为700-2700Pa，已不能满足生产需要。 随着矿井往深部开采及扩层扩界的开展，通风科提供数据 要求：矿井最大风量Q 大:6743m3/min，最大负压H 大 :2509Pa。现 在通风系统已不能满足生产要求，因此需对主通风系统进行技术改造。 二、XX煤矿主通风系统改造方案 根据通风科提供的最大风量6743m3/min，最大负压2509Pa，经选型计算，主通风机需选用FBCDZ-№25号风机2×220Kw。由于新选用风机能力增加，西井风机房低压配电盘、风机启动柜等也需同时改造。本方案中，根据主通风机选用的配套电机功率，选用高压驱动装置。即主通风系统配置主通风机2台，高压配电柜6块，高压变频控制装置2套，变压器1台。
附图：主通风机装置性能曲线图 附件：主通风机选型计算 附件： 主扇风机选型计算 根据通风科提供数据，矿井需用风量为Q:67433/min m ，通风容易时期负压min h :1480Pa ，通风困难时期负压max h :2509Pa,矿井自然风压 z h :±30Pa 。 1、 计算风机必须产生的风量和静压 （1）、通风机必须产生的风量为 f l Q K Q ==67433/min m =112.43/m s （2）根据通风科提供数据，在通风容易时期的静压为1480Pa ，在通风困难时期的静压为2509Pa 。 2、 选择通风机型号及台数 根据计算得到的通风机必须产生的风量，以及通风容易时期和
电源功率器件散热器计算
电源功率器件散热器计算 一、7805 设计事例 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。 二、正确的设计方法是： 首先确定最高的环境温度，比如60℃，查出民品7805 的最高结 温 Tj(max)=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， TO-3 封装（也就是大家说的“铁壳”）的热阻θJA=39℃/W，均 高于要求值，都不能使用（虽然达不到热保护点，但是超指标使用还 是不对的）,所以不论那种封装都必须加散热片。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。 三、散热片尺寸设计 散热片计算很麻烦的，而且是半经验性的，或说是人家的实测结果。 基本的计算方法是:
1.最大总热阻θja ＝（器件芯的最高允许温度TJ －最高环境 温度 TA ）/ 最大耗散功率 其中，对硅半导体，TJ 可高到125℃，但一般不应取那么高，温度太高会降 低可靠性和寿命。 最高环境温度TA 是使用中机箱内的温度，比气温会高。 最大耗散功率见器件手册。 2.总热阻θja＝芯到壳的热阻θjc ＋壳到散热片的θcs ＋散热片到环 境的θsa 其中，θjc 在大功率器件的DateSheet 中都有，例如3---5 θcs对TO220 封装，用2 左右，对TO3 封装，用3 左右，加导热硅脂后， 该值会小一点，加云母绝缘后，该值会大一点。 散热片到环境的热阻θsa 跟散热片的材料、表面积、厚度都有关系，作为 参考，给出一组数据例子。 a.对于厚2mm 的铝板，表面积（平方厘米）和热阻（℃/W）的对应关系是： 中间的数据可以估计了。
风机风量的计算风机的选择
风机风量如何计算风机风量的定义为:风速V与风道截面积F的乘积.大型风机由于能够用风速计准确测出风速,所以风量计算也很简单,直接用公式Q=VF,便可算出风量. 风机数量的确定根据所选房间的换气次数，计算厂房所需总风量，进而计算得风机数量。计算公式：N=V×n/Q 其中：N——风机数量（台）； V——场地体积（m3）； n——换气次数（次/时）； Q——所选风机型号的单台风量（m3/h）。风机型号的选择应该根据厂房实际情况，尽量选取与原窗口尺寸相匹配的风机型号，风机与湿帘尽量保持一定的距离（尽可能分别装在厂房的山墙两侧），实现良好的通风换气效果。排风侧尽量不靠近附近建筑物，以防影响附近住户。如从室内带出的空气中含有污染环境，可以在风口安装喷水装置，吸附近污染物集中回收，不污染环境 引风机所需风量风压如何计算 1、引风机选型，首要的是确定风量； 2、风量的确定要看你做什么用途，不同的用途风量确定方法不一样，请参照专业书籍或者请教专业技术人员； 3、确定了风量之后，逐段计算沿程阻力和局部阻力，将它们相加，乘以裕量系数，得出需要的压力； 4、查阅风机性能数据表，或者请风机厂家查找对应的风机型号即可 风机风量和风压计算功率，工业方面用，设计中，通过风量和风压计算风机的大概功率 功率(KW)=风量(m3/h)*风压(Pa)/(3600*风机效率*机械传动效率*1000)。 风量=(功率*3600*风机效率*机械传动效率*1000)/风压。 风机效率可取0.719至0.8；机械传动效率对于三角带传动取0.95，对于联轴器传动取0.98。 风量如何计算？要加入风机功率管道等因素，抽风空间的大小等? 比如说：100平方的房间我需要每小时抽风500立方，要怎么求出它的风机的功率，管道等。还有风速和立方怎么算出来的，比如说0.1或0.5米每秒的风速多长时间可以抽100立方或500立方的风？以上的两个问题要求有个计算公式，公式中的符号要注明。 一、 1、管道计算 首先确定管道的长度，假设管道直径。计算每米管道的沿程摩擦阻力：R=(λ/D)*(ν^2*γ/2)。 2、计算风机的压力：ρ=RL。 3、确定风量：500立方。 4、计算风机功率：P=500立方*ρ/(3600*风机效率*1000*传动效率)。 5、风量计算：Q=ν*r^2*3.14*3600。 6、风速计算：ν=Q/(r^2*3.14*3600) 7、管道直径计算：D=√(Q*4)/(3600*3.14*ν) 二、 1、风速为0.5m/s时，计算每小500立方米风需要多长时间。假设管道直径为
厨房风机选型及设计计算
厨房风机选型设计及计算方法 一、通风机基础知识 通风机是用于输送气体的机械，从能量的观点来，它是把原动机的机械能转变为气体能量的一种机械。通常把产生的压力小于或等于14700Pa以下者为通风机。按型式可分为：离心通风机、轴流通风机、混流通风机。 二、通风机的主要性能参数： 流量、压力、转速、功率及效率是表示通风机性能的主要参数，称为通风机的性能参数。 A.流量：单位时间流经通风机的气体容积，称为流量（又称风量）。常用 单位为m3/s（米3/秒）、m3/min（米3/分钟）、m3/h（米3/小时）。 B.压力：通风机的压力是指升压（相对于大气的压力），即气体在通风机 压力的升高值，或者说是通风机进出口处气体压力之差。它有静压、动压、全压之分。性能参数是指通风机的全压（它等于通风机出口与进口全压之差）。单拉为Pa（帕斯卡）。 C.转速：通风机转子旋转速度的快慢将直接影响通风机的流量、压力、 效率。单位为每分钟转数即rpm。
D.轴功率：驱动通风机所需要的功率N称为轴功率，或者说是单位时间 传递给通风机轴有能量，单位为kw（千瓦）。 E.效率：通风机在把原动机的机械能传给气体的过程中，要克服各种损 失，其中只有一部分是有用功。常用效率来反映损失的大小，效率高，即损失小。从不同的角度出发有不同效率。 三、风机与系统的匹配基本原理、常见问题及原因分析 1、系统 空气系统简单地说，包括风机及与其进口或出口或两者都连接的管路。较为复杂的空气系统包括风机、管网、空气控制调节风门、冷却管、加热管、过滤器、扩散器、消声器和导向叶片等。风机是本系给气体以能量，用以克服其它部件的流动阻力的一个组成部分。 2、系统与风机匹配的基本原理 每个空气系统对气流都有一个流动阻力和附加阻力，如果已精确地确定系统阻力,并提供了理想的进出口工况；当空气系统设定一个流量 QA时，那么选择风机时的压力就必须达到满足系统阻力的要求，当风 机安装在系统时，风机所产生的全压的一部分即静压用于克服管网系 统的阻力，全压的其余部分消耗在气流从管网出口时所具有的动能上；