散热计算模型
散热计算模型
对灯具的热传导计算方法进行了讨论，提出对于灯具的散热计算方法使用等效电路的热阻法计算，可以直接算出灯具内温度关注点与环境温度的温差。有利于判断导热结构是否可行。文中还用一个LED灯具散热计算实例说明了这种计算过程。
Luxeon 大功率LED在散热性能方面大大地优于普通的小功率LED，电通道和热通道分离开，它的LED芯片都连接在一个金属的嵌片上，散热性能得到很大的改善。
但是，大功率LED用于特种灯具，或用于恶劣环境使用的灯具，这些灯具的外壳防护等级一般都在IP65以上，如果外壳为非金属（如塑胶）材料，尽管LED连接上了铝基板（MCPCB），但铝基板上的热量如果不能被有效地传导至外壳表面，则聚集的热量会使铝基板的温度急剧上升，导致温度过高，增加了LED失效的可能性，造成LED光衰加剧，寿命缩短。
理论上计算灯具散热的情况，灯具的导热理论有许多困难，主要的困难是传导和对流同时对热传导起着作用，而对流是在密闭空腔内的对流，边界条件十分复杂；传导也是要通过多层导热物质、多层界面，截面积通常又是不等的，导致热流线分布的情况很难在计算之前就能通过分析得到。
由于灯具是在开启后逐渐升温，最后达到热稳定状态，也就是说，热稳定状态时各点的温度最高，所以灯具的散热计算一般只考虑稳态的情况，瞬态的温度分布情况并不重要。对于稳态含热源在各向同性的单一介质中的导热服从Poisson方程[1]：
式中为介质的导热系数，q''''''为热源的发热功率。
由于灯具的结构是多种介质，所以在实际计算中，必须对每一种介质逐一求解上式，计算灯具内的温度场分布是十分困难，而且是没有必要的。实际上，我们所关心的是某些部位的温度是否在可以容忍的温度范围之内，只要计算出这些部位在达到热稳定时的温度即可。
本文对效等电路的热阻算法进行了探讨，热阻算法的好处是无需知道确切的环境温度，也不必求解灯具内的温度场，直接计算灯具内关注点的温升，困难是热流线的分布必须通过分析而不是计算得到，而这一过程往往又是很复杂的。
下面以一个实例的计算来说明等效电路的热阻算法。
灯具要求的基本结构如下图，LED 处于密闭的塑胶外壳内，右侧的绝热层较厚，比较起其他部分导热，其导热基本可以忽略不计，热量主要通过支撑架、塑胶外壳、橡胶外套，然后通过外部空气对流散到空气中。
1．简化模型：
（1）铝基板视为一个等温热源；
（2）支撑板与与铝基板之间有一个附加导热层；
（3）由于塑胶的热导率比空气的热导率高得多，所以，空气的导热可以忽略不计；（4）支撑板与塑胶外壳之间有一层附加导热层
（5）塑胶外壳与橡胶外皮之间为紧密接触
（6）铝基板与外壳之间的对流导热可以忽略不计[2]
所以总热阻：
R=R1+R2+R3+R4+R5+R6
其中
R1为支撑板与铝基板之间的附加导热层的热阻；
R2 为支撑板的热阻；
R3 为散热板与塑胶外壳之间的附加导热层的热阻；
R4塑胶外壳的热阻；
R5 为橡胶外皮的热阻；
R6 为橡胶外皮处于空气中对流换热的热阻[1]。2．计算
下面分别计算各部分热阻：
上述各式中，
k i（i=1，2，3，4，5）为各介质的导热系数；
A i（i=1，2，3，4，5）为各介质的导热等效截面积；
d i（i=1，2，3，4，5）为各介质的导热长度；
上式中，为平均换热系数；
L 为定性长度，在大圆柱对流换热情况下，通常取圆柱直径；
Gr L和Pr分别为无量纲的格拉晓夫数和普朗特数，不同情况下的数值可以查表获得；
C 为适配系数，在层流的情况下通常取0.53～0.54；
A6为对流换热的有效面积；
k6为空气的导热系数。
于是总热阻为
R=R1+R2+R3+R4+R5+R6=86.37(W/K)
LED约有1W的功率变成热量则铝基板的温升为：
ΔT=(T2-T1)=qR=86.37 (K)
其中T2为铝基板温度，T1为环境温度。
若环境温度为40℃，则铝基板的温度将要达到126℃，此时LED的结温达到166℃，根据Lumileds公司的“Luxeon Reliability”一文中介绍，Luxeon LED的失效与温度的关系为：
这样高的温度Luxeon的失效几率比结温120℃时失效几率大92854倍，接近10万倍。这种温度下运行可靠性很差，所以这种导热结构不可行。从各个热阻分量看，主要的热阻是支撑板的传导热阻，改进必须是针对它的结构改进。
若采用另一种热传导结构，取消塑胶的支撑架，换成0.3mm厚的电解铜散热板，如下图：
其它部分不变，电解铜散热板的热阻为：
电解铜散热板的折边有6mm，这部分的等效热阻为：
于是，总热阻变为：
若环境温度为40℃，则铝基板的温度将要达到64.6℃，此时LED的结温达到104.6℃，从理论上说，这种热传导结构是可行的。
下表是两种结构温度试验与理论计算结果对照
3．讨论
从上面计算可以看出，采用等效于电路的热阻计算法，选取合适的简化模型，对于不同热传导结构中，温度关注点的温升进行计算，可以在开模具之前判断热传导结构的优劣，同时可以根据各部分热阻的计算结果判断主要的结构改进方向，这对于指导和改进结构设计具有实际的意义。
计算机散热的原理与技术解析[下]
散热的原理与技术解析-下(1) 在之前的文章中，我们介绍了热传递的原理与基本方式，并在散热的原理与技术解析-上中详细探讨如何快速将热量带离热源，其内容主要涉及热传递三种基本方式中的热传导方面；在散热的原理与技术解析-中里则以风冷散热器为例分析相应的技术原理与实现策略。在本文中，我们将重点探讨其他散热方式如水冷、热管等散热技术，介绍与外界环境的不同热交换方式的实现。至于某些只有高端使用者才采用的极端散热方式如液氮、干冰等，则不在讨论之列。 需要明确的是，在大多数情况下，无论水冷散热还是热管散热，都不会完全脱离风冷，它们都是通过有效的将热量转移至大面积散热片（热管和液体都只是热传递介质），使用大尺寸低转速风扇，达到静音散热效果。即便不使用风扇，也会尽量增大鳍片散热表面积，同时鳍片周围需要保持良好的通风。也即是说，最终与外界环境的热交换，还是要通过风冷的。 水冷散热系统的原理 首先让我们来看一下水冷散热。不过，在讨论之前，先来明确一下概念：虽然我们很多时候将水冷散热与液冷散热等同起来，但严格意义上说，二者还是有区别的，水冷散热只是液冷散热系统中散热介质使用水的一个子集，而除水之外，还有其他很多介质可用于液冷散热系统，只不过由于水价格便宜易于获得，水冷散热在中低端领域应用得较为广泛罢了。 从技术角度看，水冷(液冷)散热系统的工作原理很简单：就是利用水泵把水从储水器中抽出来，通过水管流进水箱，然后再在水箱的另外一个口出来，通过水管流回储水器，就这样不断循环，把热量从热源如CPU的表面带走。 水冷系统一般由以下几部分构成：热交换器、循环系统、水箱、水泵和水，根据需要还可以增加散热结构。其中，热交换器是整个水冷系统的核心，水冷系统的效率在很大程度上由它来决定，这也是整个系统构思最巧妙的部分。循环系统分别将水送进和排出热交换器，而进水管的另外一端与水泵连接。水泵放在储水的水桶或其它结构的水箱中，出水管将送出的热水重新排放到水箱中。如果需要，出水管里的热水先经过散热系统降为室温后再排放回水箱。 散热的原理与技术解析-下(2) 水冷散热的效果
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
散热量计算公式
一、标准散热量 标准散热量是指供暖散热器按我国国家标准（GB/T13754-1992），在闭室小室内按规定条件所测得的散热量，单位是瓦（W）。而它所规定条件是热媒为热水，进水温度95摄氏度，出水温度是70摄氏度，平均温度为（95+70）/2=82.5摄氏度,室温18摄氏度,计算温差△T=82.5摄氏度－18摄氏度＝64.5摄氏度，这是散热器的主要技术参数。散热器厂家在出厂或售货时所标的散热量一般都是指标准散热量。 那么现在我就要给大家讲解第二个问题，我想也是很多厂商和经销商存在疑问的地方。 二、工程上采用的散热量与标准散热量的区别 标准散热量是指进水温度95摄氏度，出水温度是70摄氏度，室内温度是18摄氏度，即温差△T=64.5摄氏度时的散热量。而工程选用时的散热量是按工程提供的热媒条件来计算的散热量，现在一般工程条件为供水80摄氏度，回水60摄氏度，室内温度为20摄氏度，因此散热器△T=（80摄氏度＋60摄氏度）÷2－20摄氏度＝50摄氏度的散热量为工程上实际散热量。因此，在对工程热工计算中必须按照工程上的散热量来进行计算。 在解释完上面的术语以后，下面我介绍一下采暖散热器的欧洲标准（ＥＮ442）。欧洲标准（ＥＮ442）是由欧洲标准化委员会／技术委员会ＣＥＮ所编制．按照ＣＥＮ内部条例，以下国家必须执行此标准，这些国家是：澳大利亚、比利时、丹麦、芬兰、法国、意大利、荷兰、西班牙、瑞典、英国等18个国家。而欧洲标准（ＥＮ442）的标准散热量与我国标准散热量是不同的，欧洲标准所确定的标准工况为：进水温度80摄氏度，出水温度65摄氏度，室内温度20摄氏度，
所对应的计算温差△Ｔ＝50摄氏度。欧洲标准散热量是在温差△Ｔ＝50摄氏度的散热量。 那么怎么计算散热器在不同温差下的散热量呢？ 散热量是散热器的一项重要技术参数，每一个散热器出厂时都标有标准散热量（即△Ｔ＝64.5摄氏度时的散热量）。但是工程所提供的热媒条件不同，因此我们必须根据工程所提供的热媒条件，如进水温度，出水温度和室内温度，来计算出温差△Ｔ，然后计算各种温差下的散热量。△Ｔ＝（进水温度＋出水温度）／2－室内温度。 现在我就介绍几种简单的计算方法 （一）根据散热器热工检测报告中，散热器与计算温差的关系式来计算。 Ｑ＝ｍ×△Ｔ的Ｎ次方 例如74×60检测报告中的热工计算公式（10柱）： Ｑ＝5.8259×△Ｔ１．２８２９ (1)当进水温度95摄氏度，出口温度70摄氏度，室内温度18摄氏度时： △Ｔ＝（95摄氏度＋70摄氏度）／2－18摄氏度＝64.5摄氏度 Q=5.8259×64.51.2829=1221.4W(10柱) 每柱的散热量为122.1W/柱 (2)当进水温度为80摄氏度,出口温度60摄氏度,室内温度20摄氏度时: △T=(80摄氏度+60摄氏度)/2-20摄氏度=50摄氏度 Q=5.8259×501.2829=814.6W(10柱) 每柱的散热量为81.5W/柱 (3)当进水温度为70摄氏度,出口温度50摄氏度,室内温度18摄氏度时:
各种材料散热原理+制作工艺
各种材料散热原理+制作工艺 作者: liushunqi 来源: 玩家堂发布时间: 2009-4-12 10:23 散热的原理与技术解析散热的原理与技术解析 随着PC计算能力的增强，功耗与散热问题日益成为不容回避的问题。一般说来，PC内的热源大户包括CPU、主板(南桥、北桥及VRM部分)、显卡以及其他部件如硬件、光驱等，它们工作时消耗的电能会有相当一部分转化为热量。 我们都知道，电子器件的工作温度直接决定其使用寿命和稳定性。要让PC 各部件的工作温度保持在合理的范围内，除了保证PC工作环境的温度在合理范围内之外，还必须要对其进行散热处理。尤其对CPU而言，如果用户进行了超频，要保证其稳定地工作更必须有效地散热。 热传递的原理与基本方式 虽然我们常将热称为热能，但热从严格意义上来说并不能算是一种能量，而只是一种传递能量的方式。从微观来看，区域内分子受到外界能量冲击后，由能量高的区域分子传递至能量低的区域分子，因此在物理界普遍认为能量的传递就是热。当然热最重要的过程或者形式就是热的传递了。 学过中学物理的朋友都知道，热传递主要有三种方式： 传导: 物质本身或当物质与物质接触时，能量的传递就被称为热传导，这是最普遍的一种热传递方式，由能量较低的粒子和能量较高的粒子直接接触碰撞来传递能量。相对而言，热传导方式局限于固体和液体，因为气体的分子构成并不是很紧密，它们之间能量的传递被称为热扩散。 热传导的基本公式为“Q=K×A×ΔT/ΔL”。其中Q代表为热量，也就是热传导所产生或传导的热量；K为材料的热传导系数，热传导系数类似比热，但是又与比热有一些差别，热传导系数与比热成反比，热传导系数越高，其比热的数值也就越低。举例说明，纯铜的热传导系数为396.4，而其比热则为0.39；公式中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。因此，从公式我们就可以发现，热量传递的大小同热传导系数、热传热面积成正比，同距离成反比。热传递系数越高、热传递面积越大，传输的距离越短，那么热传导的能量就越高，也就越容易带走热量。 对流: 对流指的是流体(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。 具体应用到实际来看，热对流又有两种不同的情况，即：自然对流和强制对流。自然对流指的是流体运动，成因是温度差，温度高的流体密度较低，因此质量轻，相对就会向上运动。相反地，温度低的流体，密度高，因此向下运动，这种热传递是因为流体受热之后，或者说存在温度差之后，产生了热传递的动力；强制对流则是流体受外在的强制驱动（如风扇带动的空气流动）,驱动力向什么
散热器散热量计算
客厅用散热器价格散热量计算 关于金旗舰散热器的价格 散热器的最后成交价格与所选散热器的规格型号、数量、交货方式、付款方式有关，有一点需要用户 特别注意铝散热器通常采用纯铝或6063合金来制造，这两种材质都有很好的导热性与之相比杂铝的导热性 则差数倍；（其导热系数请见【相关数据】）由于散热器成本一半以上是材料费，杂铝的价格是低廉的； 因此对特别便宜的散热器，购买时要考虑因材质造成的散热性能的损失。 关于散热器的订购 选择好散热器的型号后，根据散热计算结果确定截断长度，及表面处理方式；需要订购请提供如下内 容： （1）散热器型号及长度例如：50DQ140-200（型号50DQ140；长度200mm) （2）表面处理方式（银白色黑色其他颜色） （3）散热器上需要机加工的部位、加工数量及技术要求 关于散热器分类 为了方便用户查找选购，按照散热器的制造工艺分为型材散热器、插片散热器、组合散热器及热管散热器；其中对用量极大的型材
散热器按其形状分为单肋、双肋、异型并在网页左侧列出；以便用户快速查找。 关于散热器的选择 首先确定要散热的电子元器件，明确其工作参数，工作条件，尺寸大小，安装方式，选择散热器的底板大小比元器件安装面略大一些即可，因为安装空间的限制，散热器主要依靠与空气对流来散热，超出与元器件接触面的散热器，其散热效果随与元器件距离的增加而递减。对于单肋散热器，如果所需散热器的宽度在表中空缺，可选择两倍或三倍宽度的散热器截断即可。 关于散热器选择的计算方法 参数定义： Rt─── 总内阻，℃/W； Rtj─── 半导体器件内热阻，℃/W； Rtc─── 半导体器件与散热器界面间的界面热阻，℃/W； Rtf─── 散热器热阻，℃/W； Tj─── 半导体器件结温，℃； Tc─── 半导体器件壳温，℃； Tf─── 散热器温度，℃； Ta─── 环境温度，℃； Pc─── 半导体器件使用功率，W； ΔTfa ─── 散热器温升，℃； 散热计算公式：
散热器的表面积计算
散热器的表面积计算: S = 0.86W/(△T*a)) (平方米) 式中 △T——散热器温度与周围环境温度（T a）之差（℃）； a——传导系数，是由空气的物理性质及空气流速决定的。 a的值可以表示为: A = Nu*λ/L 式中λ——热电导率由空气的物理性质决定； L——散热器海拔高度()； Nu——空气流速系数。 Nu值由下式决定 Nu = 0.664* [(V/V1)^(1/2)]*[Pr^(1/3)] 式中V——动黏性系数，是空气的物理性质； V1——散热器表面的空气流速； Pr——参数（见表1）。
散热器选择的计算方法 一，各热参数定义： Rja———总热阻，℃/W； Rjc———器件的内热阻，℃/W； Rcs———器件与散热器界面间的界面热阻，℃/W； Rsa———散热器热阻，℃/W； Tj———发热源器件内结温度，℃； Tc———发热源器件表面壳温度，℃； Ts———散热器温度，℃； Ta———环境温度，℃； Pc———器件使用功率，W； ΔTsa ———散热器温升，℃； 二，散热器选择： Rsa =(Tj-Ta)／Pc - Rjc -Rcs 式中：Rsa（散热器热阻）是选择散热器的主要依据。 Tj 和Rjc 是发热源器件提供的参数， Pc 是设计要求的参数， Rcs 可从热设计专业书籍中查表,或采用Rcs=截面接触材料厚度/（接触面积X 接触材料导热系数）。 （1）计算总热阻Rja：Rja= (Tjmax-Ta)／Pc （2）计算散热器热阻Rsa 或温升ΔTsa：Rsa = Rja－Rtj－Rtc ΔTsa＝Rsa×Pc （3）确定散热器 按照散热器的工作条件（自然冷却或强迫风冷），根据Rsa 或ΔTsa 和Pc 选择散热器，查所选散热器的散热曲线（Rsa 曲线或ΔTsa 线），曲线上查出的值小于计算值时，就找到了合适的热阻散热器及其对应的风速，根据风速流经散热器截面核算流量及根据散热器流阻曲线上风速对应的阻力压降，选择满足流量和压力工作点的风扇。
电气设备发热量的估算及计算方法
电气设备发热量的估算 及计算方法 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
高压柜、低压柜、变压器的发热量计算方法 变压器损耗可以在生产厂家技术资料上查到（铜耗加铁耗）；高压开关柜损耗按每台200W估算；高压电容器柜损耗按3W/kvar估算；低压开关柜损耗按每台300W估算；低压电容器柜损耗按4W/kvar估算。一条n芯电缆损耗功率为：Pr=(nI2r)/s，其中I为一条电缆的计算负荷电流（A），r为电缆运行时平均温度为摄氏50度时电缆芯电阻率（Ωmm2/m，铜芯为，铝芯为），S为电缆芯截面（mm2）；计算多根电缆损耗功率和时，电流I要考虑同期系数。 上面公式中的"2"均为上标，平方。 一、如果变压器无资料可查，可按变压器容量的1~%左右估算； 二、高、低压屏的单台损耗取值200~300W，指标稍高（尤其是高压柜）； 三、除设备散热外，还应考虑通过围护结构传入的太阳辐射热。 主要电气设备发热量 电气设备发热量 继电器小型继电器 ~1W 中型继电器 1~3W励磁线圈工作时8~16W 功率继电器 8~16W 灯全电压式带变压器灯的W数 带电阻器灯的W数+约10W 控制盘电磁控制盘依据继电器的台数,约300W 程序盘 主回路盘低压控制中心 100~500W 高压控制中心 100~500W 高压配电盘 100~500W 变压器变压器输出kW(1／效率-1) (KW) 电力变换装置半导体盘输出kW(1／效率-1) (KW) 照明灯白炽灯灯W数 放电灯灯W数 假设变压器为1000KVA，其有功输出为680KW，则其效率大致为680/850=，根据上述计算损耗的公式，该变压器的损耗为680*（1/=170KW!!! 变压器的热损失计算公式: △Pb=Pbk+
热负荷及散热量计算
热负荷及散热量计算 所谓热负荷是指维持室内一定热湿环境所需要的在单位时间向室内补充的热量。所谓得热量是指进入建筑物的总量，它们以导热、对流、辐射、空气间热交换等方式进入建筑。 系统热负荷应根据房间得、失热量的平衡进行计算，即 房间热负荷=房间失热量总和-房间得热量总和 房间的失热量包括： 1）围护结构传热量Q1； 2）加热油门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量Q2； 3）加热油门、孔洞和其他相邻房间侵入的冷空气的耗热量Q3； 4）加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量Q4； 5）水分蒸发的耗热量Q5； 6）加热由于通风进入室内冷空气的耗热量Q6； 7）通过其他途径散失的热量Q7； 房间的得热量包括： 1）太阳辐射进入房间的热量Q8； 2）非供暖系统的管道和其他热表面的散热量Q9； 3）热物料的散热量Q10； 4）生产车间最小负荷班的工艺设备散热量Q11； 5）通过其他途径获得的散热量Q12； 1.1围护结构的基本耗热量 a t t KF q w n )(''-= 式中 ' q —围护结构的基本耗热量，W ； K —围护结构的传热系数，w/(㎡.℃); F —围护结构的面积，㎡； w t ' —供暖室外计算温度，℃； n t —冬季室内计算温度，℃； a —围护结构的温差修正系数。 整个建筑物的基本耗热量等于各个部分围护结构的基本耗热量的总和： ) (Q ' '' 1w n t t KF q -==∑∑ 1.2围护结构的附加耗热量 在实际中，气象条件和建筑物的结构特点都会影响基本耗热量使其发生变化，此时需要对基本耗热量加以修正，这些修正耗热量称为围护结构附加耗热量。附加耗热量主要有朝向修正，风力附加和高度附加耗热量。 1.2.1朝向修正耗热量 朝向修正耗热量是太阳辐射对建筑围护耗热量的修正。
暖气片散热产热效率计算公式
. 暖气片散热、产热效率计算公式如何正确测算，暖气片产生热量，可采用如下正确而科学的计算 散热可以使用如下是我们选择金旗舰暖气片产品的科学依据。方法，散热板将热量辐射到周围的的最一般方法是把器件安装在暖气片上，空气中去，以及通过自然对流来散发热量。一般地说，从暖气片到周围的空气的热流量（P）可由下例表示。为暖 ,AW/cm2℃）TP=hA η△式中h为暖气片总的传热导率（为暖气片的最高温度Tcm2），η为暖气片效率，△气片的表面积（是由辐射及对流来决定，η是由暖与环境温度之差（℃）。上式中h暖气片的表面积越大，与环境温度之差越气片的形成来决定。总之，大，散热板的热量辐射越有效。）暖气的辐射散热（1）T/2+237×10-11×ε（△下述近似式表示辐射散热：hr=2.3℃）式中ε是表面辐射率，随灰铸铁椭三柱暖气片的表面状W/cm23（也就是说辐射率极差。况而变化。表面研磨光洁的产品ε=0.05~0.1）对流散热：功率器件安装在装置的框架上时，采用对然而，暖（2采用对流暖气片流散热比辐射散热更有效。在一个大气压的空气中，℃）（W/cm2 ）10-4××（△T/H1/4hc=4.3的传导率近似地由下式表示。是暖气片垂直方向长于水平方向更为有效，大家可以参考；H式中， . 国产各种暖气片产品的性能对比？）关于暖气片产生热量的效率η（2 . .
国内暖气片的行业标准规定，若用薄材料制成暖气片，则离 散热效果也越差。上述公式是假定温度都热源越远，表面温度越低，这种由是均在分布的，而实际上在散热板的边缘部位表面温度越低。它表示散热板实际传递暖气片本身温度确定的系数就是暖气片效率，的热量与器材安装部位最高温度视为均匀分布时的热量之比。η主要是由所用暖气片的材料大小与厚度来决定的。一般地 ℃）℃）及铜（2.12W/cm2 3.85W/cm2 说，热传导率高的材料如铝（暖气片的厚度以厚些为好，另外，0.46W/cm2 ℃）就相当差了。（而钢并以跟暖气片的长度平方成比例为最佳。 .
耗热量计算公式指南
维护结构的耗热量 包括基本耗热量和附加耗热量。 1、基本耗热量计算公式 Q=a*F*K(tn-tw) 其中： Ｑ=维护结构的基本耗热量，W； F——维护结构的面积，m2； K——维护结构的传热系数，W/(m2.℃) tn——室内计算温度，℃ tw——采暖室外计算温度，℃ a——维护结构的温差修正系数。 定义 比热容(specific heat capacity)又称比热容量，简称比热(specific heat)，是单位质量物质的，即使单位质量物体改变单位温度时的吸收或释放的内能。比热容是表示物质热性质的物理量。通常用符号c表示。 物质的比热容与所进行的过程有关。在工程应用上常用的有Cp（这个表示在气压不变的条件下，如气压。但开水壶烧开水压力就会变，一般在地面都认为是不变的大气压）、（烧水的体积是不改变的）Cv和饱和状态比热容三种，定压比热容Cp是单位质量的物质在比压不变的条件下，温度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的能量；定容比热容Cv是单位质量的物质在比容不变的
条件下，温度升高或下降1℃或1K吸收或放出的内能，饱和状态比热容是单位质量的物质在某饱和状态时，温度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的热量。 在中学范围内，简单（不严格）的定义为： 单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量（或降低1℃释放的热量）叫做这种物质的比热容。 单位 比热的单位是复合。 在中，、、的主单位统一为，的主单位是，因此比热容的主单位为J/(kg·K)，读作“焦[耳]每千克开”。（[]内的字可以省略。） 常用单位：kJ/(kg·℃)、cal/(kg·℃)、kcal/(kg·℃)等。注意和开尔文仅在温标表示上有所区别，在表示温差的量值意义上等价，因此这些单位中的℃和K可以任意互相替换。例如“”和“焦每千克开”是等价的。 相关计算 设有一质量为m的物体，在某一过程中吸收（或放出）热量ΔQ时，温度升高（或降低）ΔT，则ΔQ/ΔT称为物体在此过程中的热容量（简称热容），用C表示，即C=ΔQ/ΔT。用热容除以质量，即得比热容c=C/m=ΔQ/mΔT。对于微小过程的热容和比热容，分别有C=dQ/dT，c=1/m*dQ/dT。因此，在物体温度由T1
水冷散热的设计方法
52现代制造技术与装备2017第1期总第242期 水冷散热的设计方法 张瑜 (中国空空导弹研究院，洛阳471009) 摘要：为了满足大发热量电子设备的测试需求，水冷散热系统应运而生。本文详细介绍通过计算水在循环 系统中所需的流量以及流动产生的压力损失，以选择满足使用要求的水泵；讨论计算散热器的对数平均温差、散热面积将水吸收到的热量通过散热器散出去的水冷散热方法。 关键词：水泵流量压力散热器对数平均温差散热面积 引言 现代电子设备所选用的元器件发热量越来越大，且在 研制阶段的测试时间较长。为了保障电子设备测试过程中 的安全并提高测试效率，急需一种产品能让其产生的热量 迅速冷却。水冷散热以其散热效率高、成本低廉、使用方便、经久耐用的特点，成为此类产品的首选。 1水泵的选型计算 通过计算流量和扬程来选择合适的水泵。具体的，流 量的计算为： H(1) 这里，qv为液体流量，单位m3/s;H为发热功率；C为水的比热容，即4186J/kg*K;P为水的密度，即l X103kg/m3;A t为流过散热器后水的温升，机械设计手 册推荐5?10°C，计算时可取中间值。为了留出足够的余量，A t也可以取5°C进行计算。根据工程经验，实际流量应比 计算值约大15%?20%。 2压力损失的计算 水在水冷装置中循环流动会产生压力损失，其中包括 沿程压力损失、局部压力损失、电子设备水道中的压力损失、散热器中的压力损失。 沿程压力损失的计算： a p=a-L^⑵ e d2 式中：1为管路总长度，单位m;d为管路直径，单 位m;v为管路中液体流速，单位m/s;P为水的密度，即l X103kg/m3;X为管路沿程阻力系数，其值与雷诺数Re 有关。对于光滑的管道，沿程阻力系数X只是R e的函数，可用下式进行计算。 层流时：Re 彡 2320, X=64/Re 紊流时且 3000 彡 Re 彡 105时：A =〇.3164Re^°_25 紊流且:105矣f e43_X108时* 局部压力损失的计算： A P=^⑶ r 2 式中：为局部阻力损失系数之和，包括管道入口处 的局部压力损失系数、管道出口处的局部压力损失系数、管道扩大处的局部压力损失系数、管道缩小处的局部压力 损失系数以及弯管的局部压力损失系数。实际中，可以查 找机械设计手册得到。 3电子设备中水道的压力损失 对于水冷散热系统的设计者来说，大多数情况下水道是 既定的，不需自己设计水道，只需对已有的水道模型进行计算。4散热器中的压力损失 机械设计手册会根据散热器的型式给出一个经验值，工作中可以采用将水泵、压力表与散热器相连成循环系统 测出散热器的压力损失。 5扬程的计算 将以上各压力损失相加，即可得到整个水冷系统中总的压力损失。通过计算，将压力损失转化成水泵的 Pg 扬程。根据工程经验，计算值的基础上给出1.2的安全系数. 水泵的类型很多，如微型隔膜泵能量很大、体积很小、重量很轻、价格经济实惠，但使用过程中，由于隔膜泵本 身所使用电机的技术原因，使用时间都不长，要经常更换；齿轮泵体积大、重量大、价格较贵、对过滤的要求高，但 使用寿命长，减少了维护成本。因此，需根据具体的使用 情况，选择核实的水荥。 6散热器的选型计算 散热器主要参数有两个：传热参数K和散热面积A。 传热参数K:一般情况下选定一种散热器，厂家往往能 给出散热系数，但不排除有的厂家不知道。此时，需要查 找机械设计手册得到一个范围值。 散热面积A：可以通过A=H/K*AtB进行计算得到。式中：H为散热器的吸收热量，单位W; A t>为对数平均温差，单 位°C。如果只是水冷散热，A 不需修正；如果散热器上 加风扇，属于水和空气两种不混合的交叉散热形式，与热力 学简单的顺流和逆流的换热形式不同，因此需要修正系数对平均温差进行修正。与两个无量纲的值P、R有关，有：p—Atk(4) tSK~tk 这里，Al_s为水的温升；A t k S 空气的温升；tsA为水
散热器的基本原理之知识普及篇
散热器的基本原理之知识普及篇 众所周知电子器件的工作温度直接决定其使用寿命和稳定性，要让PC各部件的工作温度保持在合理的范围内，除了保证PC工作环境的温度在合理范围内之外，还必须要对其进行散热处理。而随着PC计算能力的增强，功耗与散热问题日益成为不容回避的问题。一般说来，PC内的热源大户包括CPU、主板(南桥、北桥及VRM部分)、显卡以及其他部件如硬件、光驱等，它们工作时消耗的电能会有相当一部分转化为热量。尤其对CPU而言，如果用户进行了超频，其内部元件的发热量更是不可小觑，要保证其稳定地工作更必须有效地散热。 热传递的原理与基本方式 学过中学物理的朋友都知道，热传递主要有三种方式： 第一传导：物质本身或当物质与物质接触时，能量的传递就被称为热传导，这是最普遍的一种热传递方式，由能量较低的粒子和能量较高的粒子直接接触碰撞来传递能量。相对而言，热传导方式局限于固体和液体，因为气体的分子构成并不是很紧密，它们之间能量的传递被称为热扩散。 热传导的基本公式为“Q=K×A×ΔT/ΔL”。其中Q代表为热量，也就是热传导所产生或传导的热量；K为材料的热传导系数，热传导系数类似比热，但是又与比热有一些差别，热传导系数与比热成反比，热传导系数越高，其比热的数值也就越低。举例说明，纯铜的热传导系数为396.4，而其比热则为0.39；公式中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。因此，从公式我们就可以发现，热量传递的大小同热传导系数、热传热面积成正比，同距离成反比。热传递系数越高、热传递面积越大，传输的距离越短，那么热传导的能量就越高，也就越容易带走热量。 第二对流：对流指的是流体(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。 具体应用到实际来看，热对流又有两种不同的情况，即：自然对流和强制对流。自然对流指的是流体运动，成因是温度差，温度高的流体密度较低，因此质量轻，相对就会向上运动。相反地，温度低的流体，密度高，因此向下运动，这种热传递是因为流体受热之后，或者说存在温度差之后，产生了热传递的动力；强制对流则是流体受外在的强制驱动（如风扇带动的空气流动）,驱动力向什么地方，流体就向什么地方运动，因此这种热对流更有效率和可指向性。 热对流的公式为“Q=H×A×ΔT”。公式中Q依旧代表热量，也就是热对流所带走的热量；H为热对流系数值，A则代表热对流的有效接触面积；ΔT代表固体表面与区域流体之间的温度差。因此热对流传递中，热量传递的数量同热对流系数、有效接触面积和温度差成正比关系；热对流系数越高、有效接触面积越大、温度差越高，所能带走的热量也就越多。 第三辐射：热辐射是一种可以在没有任何介质的情况下，不需要接触，就能够发生热交换的传递方式，也就是说，热辐射其实就是以波的形式达到热交换的目的。 既然热辐射是通过波来进行传递的，那么势必就会有波长、有频率。不通过介质传递就需要的物体的热吸收率来决定传递的效率了，这里就存在一个热辐射系数，其值介于0～1之间，是属于物体的表面特性，而刚体的热传导系数则是物体的材料特性。一般的热辐射的热传导公式为“Q =E×S×F×Δ(Ta－Tb)”。公式中Q代表热辐射所交换的能力，E是物体表面的热辐射系数。在实际中，当物质为金属且表面光洁的情况下，热辐射系数比较小，而把金属表面进行处理后（比如着色）其表面热辐射系数值就会提升。塑料或非金属类的热辐射系数值大部分都比较高。S是物体的表面积，F则是辐射热交换的角度和表面的函数关系，但这里这个函数比较难以解释。Δ(Ta－Tb)则是表面a的温度同表面b之间的温度差。因此热辐射系数、物体表面积的大小以
散热计算
散热的最一般的方法是把器件安装在散热器上，散热板将热量辐射到周围的空气中去，以及通过自然对流来散发热量。 一般地说，从散热器到周围的空气的热流量（P）可由下例表示： P=hA η△T 式中h为散热器总的传热导率（W/cm2 ℃），A为散热器的表面积（cm2），η为散热器效率，△T为散热器的最高温度与环境温度之差（℃）。 上式中h是由辐射及对流来决定，η是由散热器的形状来决定。 总之，散热器的表面积越大，与环境温度之差越大，散热板的热量辐射越有效。 散热量是散热器的一项重要技术参数，每一种散热器出厂时都标有标准散热量（即△T=64.5℃时的散热量）。但是工程所提供的热媒条件不同，因此我们必须根据工程所提供的热媒条件，如进水温度、出水温度和室内温度，计算出温差△T，然后根据各种不同的温差来计算散热量，△T的计算公式：△T＝（进水温度+出水温度）／2-室内温度。 现介绍几种简单的计算方法： （一）根据散热器热工检验报告中，散热量与计算温差的关系式来计算。在热工检验报告中给出一个计算公式Q=m×△Tn,m和n在检验报告中已定，△T可根据工程给的技术参数来计算，例： 铜铝复合74×60的热工计算公式（十柱）是： Q=5.8259×△T（十柱） 1.标准散热热量：当进水温度95℃,出水温度70℃,室内温度18℃时： △T =（95℃+70℃）/2-18℃=64.5℃ 十柱散热量: Q=5.8259×64.5=1221.4W 每柱散热量 1224.4 W÷10柱＝122 W／柱 2.当进水温度80℃,出水温度60℃,室内温度18℃时： △T =（80℃+60℃）/2-18℃=52℃
水冷散热系统的设计
水冷散热系统的设计 水冷又称为液冷。水冷散热的原理非常简单：在一个密闭的液体循环装置，通过泵产生的动力，推动密闭系统中的液体循环，将热沉吸收的 芯片产生的热量，通过液体的循环，带到面积更大的散热装置，进行散热。冷却后的液体在次回流到吸热设备，如此循环往复。 由于水冷散热效率高，热传导率为传统风冷方式的20倍以上，可以解决几百至数千瓦的散热问题，在激光、军工、医疗、电力电子、工业设备 等行业有着广泛的应用 水冷散热系统的分类 根据二次换热器换热方式的不同，一般情况下可以将水冷散热系统分为以下三种类型：空气冷却系统、液体冷却系统、冷水机组冷却系统 空气冷却系统一般主要由：水冷板、水泵、水箱、热交换器与风机组成。该系统结构简单，就是最经济的水冷系统。 冷水机组冷却系统：由压缩机、水冷板、冷却塔等部分组成。这种方式水温可以精确的控制在环境温度以下，制冷量大。 水冷式冷水机组工作原理图 —HH fn 『冲水出口 液体冷却系统：它不含压缩机，主要由液体交换器、水泵、水箱等组成。低噪音、体积比冷水机组小一半以上。 水冷板的选择与计算 冷板作为水冷系统的重要组成部分，主要就是将发热元器件产生的热量与冷却液充分交换。为了确保器件的发热表面在被液体冷却时能把所耗散的热量尽量全部带走，器件与冷板的接触与冷板的热阻就显得尤为重要！
设计适当的冷板，需要确定如下参数：冷却液体流速，冷却液体进口温度，安装在冷板上发热器件的热耗散功率 ，冷板表面允许的最高温度 Tmax=已 知这些参数，您就可以确定冷板的最大的允许热阻并且通过热仿真分析验证。 Tout:冷却液体出口温度 Tin:冷却液体进口温度 Q ：冷板上发热器件的总热耗散功率 P :液体的密度 V:冷却液体流速 CP:冷却液体的比热容 计算冷却液体出口最高温度 Tout 。这个就是非常重要的，如果Tout 大于Tmax ，那么，冷板将不能解决发热问题 假设Tout 小于Tmax ，下一步需要确定冷板的标准化热阻 ，使用如下方程 H =（T max ? T out ） （A^Q ） b--:热阻 Tmax:冷板表面允许的最高温度 Tout:冷却液体出口温度 A:被冷却区域的面积 Q:冷板上发热器件的总热耗散功率 系统其她部分设计 管道系统与阀门就是水冷系统硬件重要组成部分 ，主要包括快速接头、管道、各种功能阀门 （流量控制阀）、过滤器、其它管接头及密封件等。 其中,Qv 为水流量（m3/h ）;U 为水流速（m/s ）。可计算管道的直径。系统的管道材料，考虑到冷却介质特殊要求，全部采用无缝不锈钢管，局部用聚胺脂管 冷却液：必须对冷却液的热传递能力、冰点与黏度、沸点与分解温度、绝缘性能、腐蚀性、可燃性、毒性、费用等加以考虑。常用冷却液有水、乙二 醇溶液、硅油等。 Q p ?SCp 管道的尺寸（如直径、长度等），应根据冷却液的流速来确定
LED散热计算公式详解..
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，其正反面图形如图5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→印制板敷铜层→印制板→环境空气。若LED的结温为TJ，环境空气的温度为TA,散热垫底部的温度为Tc（TJ＞Tc＞TA），散热路径如图6所示。 在热的传导过程中，各种材料的导热性能不同，即有不同的热阻。若管芯传导到散热垫底面的热阻为RJC（LED的热阻）、散热垫传导到PCB面层敷铜层的热阻为RCB、PCB传导到环境空气的热阻为RBA,则从管芯的结温TJ传导到空气TA的总热阻RJA与各热阻关系为：
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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散热系统匹配计算分析方法
汽车冷却系统匹配分析计算方法 目录 一，概述 (1) 二，汽车对冷却系统的要求 (2) 三，冷却系统选型布置 (2) 四，设计计算匹配 (6) 五，设计验证 (12)
一、概述 冷却系的主要功用是把受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。匹配良好的冷却系统对整车的动力性，经济性都有着至关重要的作用。 冷却不足会导致发动机过热，产生许多不良反映：发动机过热，进气系数下降，燃烧不正常（爆燃、早燃等），机油变质和烧损，零部件摩擦和磨损加剧（如活塞、活塞环和缸套咬伤，缸盖发生热疲劳裂纹等），引起发动机的动力性、经济性、可靠性全面恶化，最明显的症状则是我们平常所见的发动机开锅。 冷却过度会导致发动机过冷，不良反映有：汽油机混合气形成不良，机油被燃油稀释；柴油机工作粗暴，散热损失增加，零部件磨损加剧（比正常工作温度工作时大好几倍），也会使发动机工作变坏。在冬天发动机启动后需要长时间热机。最终也导致整车的燃油经济性大打折扣。 冷却系按照冷却介质不同可以分为风冷和水冷（图1-1），如果把发动机中高温零件的热量直接散入大气而进行冷却的装置称为风冷系。而把这些热量先传给冷却水，然后再散入大气而进行冷却的装置称为水冷系。由于水冷系冷却均匀，效果好，而且发动机运转噪音小，目前汽车发动机上广泛采用的是水冷系。
图1-1 二、汽车对冷却系统的要求 1、保证发动机在任何工况下工作在最佳温度范围；随着发动机技术水平的提高，现在发动机的最佳工作温度也有所提高，约85~110 2、保证启动后发动机能在短时间内达到最佳温度范围； 3、散热器散热效率高，可靠性好，寿命长；风扇（主要是电子扇）运转可靠，噪声小，消耗功率低；水泵尽量小的消耗发动机功率。 4、体积小，重量轻，成本低，可靠性好； 6、拆装、维修方便。 三、冷却系统布置选型 （一）冷却系统结构 1、分类： 2、常用结构：冷却水强制循环冷却方式 主要零部件：发动机水套、水泵、节温器、散热器、风扇以及连接管路。 工作原理：散热器上水室兼起膨胀水箱或者补偿水箱的作用。 注意事项：为保证冷却系统排气顺畅，加水充分，排水彻底，散热器的上水室加水口处为冷却系统的最高点，下水室出水口为冷却系的最低点。同时，为满足发动机排气、冷却液膨胀蒸发和冷却系统补水的需要，上水室要有足够的空间。其结构如（图1）。
散热计算
根据热量传递的三种基本方式对应的定律：导热的傅立叶定律、对流换热的牛顿冷却公式以及热辐射的斯忒藩-玻尔兹曼定律。 一、烟气管道传热损失计算 这一段管道的任务是输送燃烧后的热烟气流，所以只需计算这一段管道流动过程中的热损失。天然气燃烧后的产物主要为CO 2、H 2O 等气体，其中H 2O 占很大比重，所以若不采取保温措施，会在导引过程中发生冷凝散热损失[2]，造成很大的浪费，故应采取有保温层的烟气流导引管道。 有保温层管道传热损失计算 1. 基本公式 根据参考文献[5],多层圆筒壁的热传导公式为: 12a t t Q R R ?=++ (9) 式中 t ——管道的外壁温度, ℃; a t ——环境温度, ℃; 12N R R R 、、——第1～N层的各层热阻, m 2?K/W 。 根据公式(9) , 工程上计算单位长度管道的热损失时, 对于有保温的烟气管线可以导出公式: 121 2()11ln a i s t t t t q r R R r r π??==++a (10) 式中 q ——单位长度保温层外表面的散热损失量, W/m ; t ——管道的外表面温度, ℃ a t ——环境温度, ℃ i R ——保温层热阻, m 2·K/W s R ——保温层表面热阻, m 2·K/W; λ——保温材料制品导热系数,W/(m ·K) ——保温层外表面向大气的放热系数,W/(m 2·K) α1r ——保温层的外半径,m
2r ——管道外半径,m 。 2. 参数的确定 保温层的热阻力计算公式为: 12 1ln i r R r λ= (11) 式中 λ——保温材料制品导热系数(可通过查不同隔热材料制品的热传导系数 获得) ,W/(m ·K) 1r r 、2——分别为保温层外、内半径, m 。 管道中空气的热阻力: 1 1s R r α= (12) 式中 α——保温层外表面向大气的放热系数,W/(m 2·K)。在经济厚度计算及散热损失计算中, 参考文献[6], 可取W/(m 2·K)。 =11.6α烟筒管壁的热阻远小于其他各保温层的热阻，故工程计算中可以忽略不计。在总温差一定条件下，从材料利用的经济性出发，导热小的材料应设置在内侧。 在选取保温方案是，需考虑到管道的临界热绝缘直径。 二、换热计算 类似于暖气片的散热原理，三段热交换过程： （1）由热烟气流到烟筒内壁，热传递方式是对流换热（受迫对流换热）； （2）由烟筒内壁到外壁，热传递方式为导热； （3）由暖气片外壁至室内环境和空气，热传递方式有辐射换热和对流换热。