风冷散热原理

发布时间:2011-01-06 20:51:42   来源:文档文库   
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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。我们要讨论的风冷散热,实际上就是强制对流散热。

    对流换热是指流体与其相接触的固体表面或流体,而这具有不同温度时所发生的热量转移过程。热源将热量以热传导方式传至导热导热介质,再由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。

    对流换热即受导热规律的支配,又受流体流动规律的支配,属于一种复杂的传热过程,表现在对流换热的影响因素比较多。

1.按流体产生流动的原因不同,可分为自然对流和强制对流。

2.按流动性质来区分,有层流和紊流之别。流体从层流过渡到紊流是由于流动失去稳定性的结果。一般以雷诺数(Re)的大小,作为层流或紊流的判断依据。

3.流体的物性对对流换热的影响。例如,粘度、密度、导热系数、比热、导温系数等等,它们随流体不同而不同,随温度变化而变化,从而改变对流换热的效果。

4.换热表面的几何条件对对流换热的影响。其中包括:

1)管道中的进口、出口段的长度,形状以及流道本身的长度等;

2)物体表面的几何形状,尺寸大小等;

3)物体表面,如管道壁面、平板表面等的粗糙程度;

4)物体表面的位置(平放、侧放、垂直放置等)以及流动空间的大小。

5.流体物态改变的影响。

6.换热面的边界条件,如恒热流、恒壁温等,也会影响对流换热。

7.风量和温度的关系

TTa1.76PQ

式中

Ta--环境温度,

P--整机功率,W

Q--风扇的风量,CFM

T--机箱内的温度,

举一个电路设计中热阻的计算的例子:

       设计要求: 芯片功耗: 20

       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

本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/c36dfa106c175f0e7cd137e4.html

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