散热器选型-散热面积理论计算及风扇选择.docx

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散热器选型,散热面积理论计算及风扇选择。
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
  
散热器热阻曲线
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三,散热器尺寸设计:
     对于散热器,当无法找到热阻曲线或温升曲线时,可以按以下方法确定:
     按上述公式求出散热器温升ΔTsa,然后计算散热器的综合换热系数α:
      α={√√[(Tf-Ta)/20]}
式中:
ψ1———描写散热器L/b对α的影响,(L
为散热器的长度,b为两肋片的间距);
ψ2———描写散热器h/b对α的影响,(h为散热器肋片的高度);
ψ3———描写散热器宽度尺寸W增加时对α的影响;
√√[(Tf-Ta)/20]———描写散热器表面最高温度对周围环境的温升对α的影响;
      以上参数可以查表得到。
      计算两肋片间的表面所散的功率q0
q0=α×ΔTfa×(2h+b)×L
      根据单面带肋或双面带肋散热器的肋片数n,计算散热功率Pc′
单面肋片:Pc′=nq0
双面肋片:Pc′=2nq0
(单面肋,简单的说,就是一边带肋,一边是一个平面。利于在特定场合下的装配,例如在电源模块上。)
若Pc′>Pc时则能满足要求。
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四,估算散热器表面积:
由Q=HA(T1-T2)结合修正系数推得:
S=/(△T*a))
(平方米)
式中
△T——散热器温度与周围环境温度(Ta)之差(℃);
α(h)——换热系数,是由空气的物理性质及空气流速决定的。
        α的值可以表示为:
α=Nu*λ/L
式中λ——热电导率由空气的物理性质决定;
  L——散热器高度;
  Nu——空气流速系数。
          Nu值由下式决定
Nu=*[(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(见下表)。
 
温度t/℃
 
动黏性系数
 
热电导率
 
Pr
 
0
 

 

 

 
20
 

 

 

 
40
 

 

 

 
60
 

 

 

 
80
 

 

 

 
100
 

 

 

 
120
 

 

 

 
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五,计算阻力压降:
计算流经散热器阻力压降:
在算出换热系数h(α)之后,根据预选的散热器表面的空气流速V,计算流经散热器的空气阻力压降:
△P=f*(L/D)*(1/2)*(ρV2)
式中:ΔP——  沿程压力损失,Pa;   
       V  ——  空气平均流速,m/s;
       f  ——  沿程阻力系数;    
       ρ  ——  空气密度,kg/m3;
       L  ——  沿程长度,m;       
       D  ——  当量直径,m。(D=4散热器截面面积/截面周长)。
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六,计算流量:
计算流经散热器流量
Q=AV
式中
Q---流量
A--风量流经散热器截面积
V---风量流经散热器风速
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七,风扇选择:
根据计算获得的Q和△P,选择风扇PQ曲线内包含Q与△P点即可。
风扇PQ曲线
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线分别代表不同系统的特性曲线。系统特性曲线与风扇的特性曲线的交点就是该风扇的工作点,推荐系统工作在C点,低阻力工作点。
风扇选型工作点在实际风扇曲线下方即可满足要求。
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