型材散热器热阻计算复习进程
换热热阻计算公式
换热热阻计算公式换热热阻这个概念啊，在咱们物理学和工程学里可有着挺重要的地位。
咱先来说说啥是换热热阻。
简单来讲，它就像是一道“关卡”，阻碍着热量的传递。
想象一下，热量要从一个地方跑到另一个地方，这个热阻就好比路上的大石头，让热量的“旅途”变得不那么顺畅。
那换热热阻咋算呢？这就得提到一个公式啦。
对于通过平壁的稳态导热，热阻 R 可以用厚度δ 除以导热系数λ 来计算，也就是R = δ/λ 。
这就好比一条路的长度除以它的通畅程度，路越长、越不通畅，阻碍就越大。
我给您讲个事儿啊，有一次我去一个工厂参观，看到工人们正在调试一台大型的换热设备。
他们一脸苦恼，因为这设备的换热效率老是达不到要求。
我凑过去一看，心里就有了点谱。
原来啊，他们在计算换热热阻的时候出了点小差错，把材料的导热系数给搞错了。
这就像是你本来要走一条宽阔的大路，结果却误走了一条狭窄的小道，能不耽误事儿嘛！再说说在对流换热中，热阻的计算就稍微复杂一点啦。
它和对流换热系数 h 以及换热面积 A 都有关系。
这时候的热阻 R 可以表示为1/(hA) 。
在实际应用中，比如咱们家里的空调、冰箱，里面都涉及到换热热阻的计算。
要是算错了，那空调可能不制冷，冰箱可能不保鲜，这麻烦可就大了去了。
还有啊，在一些工业生产中，比如化工厂的换热器，如果换热热阻没算好，不仅会影响生产效率，还可能造成能源的浪费，增加成本。
总之，换热热阻的计算公式虽然看起来简单，但是要准确应用可不容易。
得对各种参数了如指掌，还得考虑实际情况中的各种因素。
这就像是解一道谜题，每一个细节都可能是关键，稍有疏忽，就可能得出错误的答案。
所以啊，咱们在学习和应用这些公式的时候，可得打起十二分的精神，认真仔细，不能马虎。
希望通过我的这番讲解，能让您对换热热阻计算公式有更清楚的认识和理解。
散热器的参数定义及计算公式
散热器的参数定义及计算公式
在电子电路设计当中，散热是始终需要面对的一个问题。
成品的效率再高，散热不好，也算不上一件合格的产品。
想要设计出良好的散热性，就要进行一系列的参数计算，并且熟悉工作条件、尺寸大小、安装方式等因素。
本篇文章就将介绍一种散热器的参数计算方法，并给出较为详细的过程。
首先是硬件方面，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：。
散热器散热计算公式：
（一）散热器选择通用原则 散热器热阻Rsa 是选择散热器的主要依据。
Rsa=c ajm P TT−-（R jc+R cs）式中:R sa────散热器热阻，℃/W；R jc────半导体器件结壳热阻，℃/W；R cs────接触热阻，℃/W；T jm ────半导体器件最高工作结温，℃；T a────环境温度，℃；P c ────半导体器件耗散功率，W；T jm，P c，R jc可以从器件技术参数表中查到，或计算得到；T a是实际工作环境温度；R cs与接触材料的种类和接触压力有关，可以根据接触材料（如硅脂）的热阻参数估算得到。
所选择的散热器，其热阻值应小于以上的计算值，就可满足散热的要求。
散热器的热阻与材质，结构，表面状态，表面颜色，几何尺寸及冷却条件等有关；应该按照有关的标准用实验的方法测试得到，常用的散热器热阻曲线有3种，（1）热阻——长度曲线，（2）热阻——风速曲线，(3)功耗——温升曲线。
用CFD技术模拟仿真运算可以得到散热器的热阻值，风压及温度分布状况，为散热器选择提供参考依据。
（二）电力半导体用散热器的选择和使用原则 摘自JB/T9684-2000一﹑散热器选择的基本原则电力半导体器件用散热器选择要根据器件的耗散功率，器件结壳热阻，接触热阻，以及器件最高工作结温和冷却介质温度来综合考虑。
选用散热器时要了解散热器的散热能力范围，冷却方式，技术参数和结构特点，一种器件仅从热阻参数看，可能有多种散热器均能满足散热要求，但应结合冷却，安装，通用互换和经济性来综合考虑。
二﹑器件与散热器紧固力的要求为使器件与散热器组装后又良好的热接触，必须采用合适的安装力或安装力矩，其值由器件制造厂或器件标准给出，具有较小的范围，组装时应严格遵守不要超出范围，当器件厂未给出紧固力时，按照器件管壳与散热器接触的面积，可采用1~1.5KN/cm2的紧固力。
为了改善散热器与器件的接触，增加有效接触面积，提高散热效果，在散热器和器件之间可涂一薄层导电导热性物质如硅脂。
散热器热阻计算方法
三相短路故障下电压分布 (VE-T 电网计算示例)
Source: I. Erlich, U. Bachmann, „Grid Code Requirements Concerning Connection and Operation of Wind Turbines in Germany”, 2005
†@8.5m/s AMWS
2002 6.0 45 85
2011 11.6 52 98
+94% +16% +15%
2 5/6/2013
GE风机产品
2.5MW 系列 2.75-100 2.75-103
1.5MW 系列
1.5-77
57.9% gross CF @10m/s
散热器散热量怎么计算
散热器散热量怎么计算？详细点放出热量Q放=cm(t-t0）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℃十柱散热量:Q=5.8259×52=926W每柱散热量926 W÷10柱＝92.6W／柱3.当进水温度70℃,出水温度50℃,室内温度18℃时：△T =（70℃+50℃）/2-18℃=42℃十柱散热量:Q=5.8259×42=704.4W每柱散热量704.4W ÷10柱＝70.4W／柱（二）从检验报告中的散热量与计算温差的关系曲线图像中找出散热量：我们先在横坐标上找出温差，例如64.5℃，然后从这一点垂直向上与曲线相交M点，从M 点向左水平延伸与竖坐标相交的那一点，就是它的散热量（W）。
（三）利用传热系数Q=K·F·△T一般来说△T已经计算出来，F是散热面积，传热系数K，可通过类似散热器中计算出来或者从经验得到的，这种计算方法一般用在还没有经过热工检验，正在试制的散热器中。
大功率半导体器件用散热器风冷热阻计算公式和应用软件
大功率半导体器件用散热器风冷热阻计算公式和应用软件-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1大功率半导体器件用散热器风冷热阻计算公式和应用软件2012-03-12 14:17:31作者：来源：中国电力电子产业网文章概要如下：一、计算公式为了推导风冷散热器热阻计算公式作如下设定：1，散热器是由很多块金属平板组成，平板一端连在一起成一块有一定厚度的基板，平板之间存在间隙，散热器的基本单元是一块平板;2，平板本身具有一定的长度、宽度和厚度(L×l×b)。
平板的横截面积A =L × b;3，由n个平板(齿片)组成的散热器如图一所示，平板(齿片)数为n ;4，由此可见，参数L即为散热器长，或称“截长”;5，设散热器端面周长为“S”。
大功率半导体器件安装在基板上，工作时产生的热通过接触面传到散热器的过程属于固体导热。
散热器平板周围是空气。
风冷条件下平板上的热要传到空气中属于固体与流体间的传热。
所以风冷散热器总热阻等于两部分热阻之和：Rzo(总热阻)= Rth(散热器内固体传热)+ Rthk(散热器与空气间的传热热阻)引用埃克尔特和..德雷克着的“传热与传质”中的基本原理和公式。
推导出如下实用公式：Ks 为散热器金属材料的导热系数。
20℃时，纯铝：KS = 千卡/ 小时米℃;纯铜：Ks = 332 千卡/ 小时米℃;参数L、l、b、S的单位：米;风速us 单位：米/秒如散热器端面的周边长为S 、散热器的长为L，忽略两端面的面积，散热器的总表面积为： A = S L 。
代入上式后，强迫风冷条件下散热器总热阻公式也可写成：对某一型号的散热器来说参数 Ks、b、n、S 都是常数。
用此公式即可求出不同长度L、不同风速us条件下的总热阻，并可作出相应曲线。
本公式的精确性受到多种因素的影响存在一定误差。
主要有：ⅰ，受到环境空气的温度、湿度、气压等自然因素的影响。
如散热器金属的热导系数“Ks”与金属成分及散热器工作时温度有关，本文选用的是20℃时的纯铝。
热阻的计算方法
热阻的计算方法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，C /W ;Rtj -------- 半导体器件内热阻，C /W;Rte ------- 半导体器件与散热器界面间的界面热阻，C /W;Rtf -------- 散热器热阻，C /W;Tj --------- 半导体器件结温，C；Te -------- 半导体器件壳温，C；Tf --------- 散热器温度，C；Ta -------- 环境温度，C；Pe -------- 半导体器件使用功率，W ；△Tfa -------- 散热器温升，C；散热计算公式：Rtf =(Tj-Ta) / Pe - Rtj -Rte散热器热阻Rff是选择散热器的主要依据。
Tj和Rtj是半导体器件提供的参数，Pe是设计要求的参数，Rte可从热设计专业书籍中查表。
(1)计算总热阻Rt: Rt= (Tjmax-Ta) / Pe(2)计算散热器热阻Rtf 或温升△ Tfa : Rtf = Rt —Rtj —Rte △ Tfa = Rtf x Pe(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Rtf或厶Tfa和Pe选择散热器，查所选散热器的散热曲线(Rtf曲线或△ Tfa线)，曲线上查出的值小于计算值时，就找到了合适的散热器。
对于型材散热器，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△ Tfa，然后计算散热器的综合换热系数 a :a = 7.2 2 1 2 2 2 3{ W [(Tf-Ta) / 20]} 式中：2 1 ------- 描写散热器L/b对a的影响，(L为散热器的长度，b为两肋片的间距)；2 2 ------- 描写散热器h/b对a的影响，(h为散热器肋片的高度)；2 3 ------- 描写散热器宽度尺寸W增加时对a的影响；W [(Tf-Ta) /20] -------------- 描写散热器表面最高温度对周围环境的温升对a的影响；以上参数可以查表得到。
大功率半导体器件用散热器风冷热阻计算公式和应用软件
大功率半导体器件用散热器风冷热阻计算公式和应用软件2012-03-12 14:17:31 作者：来源：中国电力电子产业网文章概要如下：一、计算公式为了推导风冷散热器热阻计算公式作如下设定：1，散热器是由很多块金属平板组成，平板一端连在一起成一块有一定厚度的基板，平板之间存在间隙，散热器的基本单元是一块平板;2，平板本身具有一定的长度、宽度和厚度(L×l×b)。
平板的横截面积A =L ×b;3，由n个平板(齿片)组成的散热器如图一所示，平板(齿片)数为n ;4，由此可见，参数L即为散热器长，或称“截长”;5，设散热器端面周长为“S”。
大功率半导体器件安装在基板上，工作时产生的热通过接触面传到散热器的过程属于固体导热。
散热器平板周围是空气。
风冷条件下平板上的热要传到空气中属于固体与流体间的传热。
所以风冷散热器总热阻等于两部分热阻之和：Rzo(总热阻)= Rth(散热器内固体传热)+ Rthk(散热器与空气间的传热热阻)引用E.R.G.埃克尔特和R.M..德雷克著的“传热与传质”中的基本原理和公式。
推导出如下实用公式：Ks 为散热器金属材料的导热系数。
20℃时，纯铝：KS = 175.6 千卡/ 小时米℃;纯铜：Ks = 332 千卡/ 小时米℃;参数L、l、b、S的单位：米;风速us 单位：米/秒如散热器端面的周边长为S 、散热器的长为L，忽略两端面的面积，散热器的总表面积为：A = S L 。
代入上式后，强迫风冷条件下散热器总热阻公式也可写成：对某一型号的散热器来说参数Ks、b、n、S 都是常数。
用此公式即可求出不同长度L、不同风速us条件下的总热阻，并可作出相应曲线。
本公式的精确性受到多种因素的影响存在一定误差。
主要有：ⅰ，受到环境空气的温度、湿度、气压等自然因素的影响。
如散热器金属的热导系数“Ks”与金属成分及散热器工作时温度有关，本文选用的是20℃时的纯铝。
ⅱ，文中所用的“风速”是指“平均风速”。
大功率半导体器件用散热器风冷热阻计算公式和应用软件
大功率半导体器件用散热器风冷热阻计算公式和应用软件2012-03-12 14:17:31 作者：来源：中国电力电子产业网文章概要如下：一、计算公式为了推导风冷散热器热阻计算公式作如下设定：1，散热器是由很多块金属平板组成，平板一端连在一起成一块有一定厚度的基板，平板之间存在间隙，散热器的基本单元是一块平板;2，平板本身具有一定的长度、宽度和厚度(L×l×b)。
平板的横截面积A =L × b;3，由n个平板(齿片)组成的散热器如图一所示，平板(齿片)数为n ;4，由此可见，参数L即为散热器长，或称“截长”;5，设散热器端面周长为“S”。
大功率半导体器件安装在基板上，工作时产生的热通过接触面传到散热器的过程属于固体导热。
散热器平板周围是空气。
风冷条件下平板上的热要传到空气中属于固体与流体间的传热。
所以风冷散热器总热阻等于两部分热阻之和：Rzo(总热阻)= Rth(散热器内固体传热)+ Rthk(散热器与空气间的传热热阻)引用埃克尔特和..德雷克著的“传热与传质”中的基本原理和公式。
推导出如下实用公式：Ks 为散热器金属材料的导热系数。
20℃时，纯铝：KS = 千卡/ 小时米℃;纯铜：Ks = 332 千卡/ 小时米℃;参数L、l、b、S的单位：米;风速us 单位：米/秒如散热器端面的周边长为S 、散热器的长为L，忽略两端面的面积，散热器的总表面积为： A = S L 。
代入上式后，强迫风冷条件下散热器总热阻公式也可写成：对某一型号的散热器来说参数Ks、b、n、S 都是常数。
用此公式即可求出不同长度L、不同风速us条件下的总热阻，并可作出相应曲线。
本公式的精确性受到多种因素的影响存在一定误差。
主要有：ⅰ，受到环境空气的温度、湿度、气压等自然因素的影响。
如散热器金属的热导系数“Ks”与金属成分及散热器工作时温度有关，本文选用的是20℃时的纯铝。
ⅱ，文中所用的“风速”是指“平均风速”。
完整版散热器设计的基本计算
散热器设计的基本计算一、概念热路：由热源出发，向外传播热量的路径。
在每个路径上，必定经过一些不同的介 1、 质，热路中任何两点之间的温度差，都等于器件的功率乘以热路 电路 — 2、 形成对热路中两点间指标性的评价。
在热路中产生温度差, 。
单位——℃/W 符号——Rth R 稳态热传递的热阻计算: ? )/PT= (T －21th ) （℃T ——热源温度（无其他热源）1 （℃) T ——导热系统端点温度2R: ? 热路中材料热阻的计算S)=L/(K ·th （m)L ——材料厚度 2 ) （m S ——传热接触面积时，单位时间内通过单位水平截面积所/m 是指当温度垂直向下梯度为1℃ 3、二、热设计的目标1、确保任何元器件不超过其最大工作结温（T）jmax?推荐：器件选型时应达到如下标准民用等级：T≤150℃工业等级：T≤135℃jmaxjmax军品等级：T≤125℃航天等级：T≤105℃jmaxjmax?以电路设计提供的，来自于器件手册的参数为设计目标2、温升限值器件、内部环境、外壳：△T≤60℃器件每升高2℃，可靠性下降10％；器件温升为50℃时，寿命只有温升25℃的1/6，电解电容温升超过10℃，寿命下降1/2。
三、计算1、TO220封装＋散热器功率外壳c绝缘垫j管芯s散热器a环境空气结温计算1) ?热路分析a→环境空气s→散热器c→功率外壳j热传递通道：管芯较大，忽略不影响计算，故可省略。
注：因Rth ca)/PT≈(T－Rth＋Rth＋RthRth≈sajajccs环温结温条件?——器件手册查询Rth jc）·S——材料热阻：R=L／（KRth cthcs的面积绝缘垫厚度绝缘垫绝缘垫接触绝缘垫——散热器热阻曲线图查询Rth sa T——器件手册查询（待计算数值）结温T——任务指标中的工作环境要求环温P ——电路设计计算计算?＜手册推荐结温T·P ＋＝（Rth＋Rth＋Rth）T sacsjc环温结温注：注意单位统一；判定结温温升限值是否符合。
对流散热的热阻计算方法
对流散热的热阻计算方法
对流散热的热阻计算方法
对流散热是通过流体（通常是空气）与物体表面之间的传热方式。
对于计算对流散热的热阻，可以按照以下步骤进行：
第一步：确定传热表面的几何形状和尺寸。
传热表面的几何形状和尺寸将直接影响对流散热的强度。
例如，一个平板的散热强度与其表面积成正比。
第二步：确定传热流体的性质和流速。
对流散热的强度还取决于传热流体的性质和流速。
通常使用的传热流体是空气，其性质可通过温度、压力和湿度等参数来确定。
第三步：确定对流传热系数。
对流传热系数描述了流体对物体传热的能力。
它是一个经验值，可通过实验或文献资料获取。
对于一般情况下的自然对流散热，可以使用Grashof数和Prandtl数来估计对流传热系数。
第四步：计算对流散热的热阻。
对流散热的热阻表示传热表面与环境之间的温度差与散热功率之间的比值。
热阻可以通过以下公式计算：
热阻 = 温度差 / 散热功率
其中，温度差是传热表面的温度与环境温度之差，散热功率是传热表面从物体中散失的热量。
第五步：考虑复杂情况。
在实际应用中，对流散热可能会受到其他因素的影响，如风速、相对湿度等。
如果需要考虑这些因素，可以使用更复杂的计算方法，如计算流体力学（CFD）模拟或经验公式。
综上所述，计算对流散热的热阻需要确定传热表面的几何形状和尺寸，传热流体的性质和流速，以及对流传热系数。
通过计算热阻，可以评估对流散热的强度，并为热设计和散热系统的选择提供依据。
大功率半导体器件用散热器风冷热阻计算公式和应用软件
大功率半导体器件用散热器风冷热阻计算公式和应用软件2012-03-12 14:17:31 作者：来源：中国电力电子产业网文章概要如下：一、计算公式为了推导风冷散热器热阻计算公式作如下设定：1，散热器是由很多块金属平板组成，平板一端连在一起成一块有一定厚度的基板，平板之间存在间隙，散热器的基本单元是一块平板;2，平板本身具有一定的长度、宽度和厚度(L×l×b)。
平板的横截面积A =L × b;3，由n个平板(齿片)组成的散热器如图一所示，平板(齿片)数为n ;4，由此可见，参数L即为散热器长，或称“截长”;5，设散热器端面周长为“S”。
大功率半导体器件安装在基板上，工作时产生的热通过接触面传到散热器的过程属于固体导热。
散热器平板周围是空气。
风冷条件下平板上的热要传到空气中属于固体与流体间的传热。
所以风冷散热器总热阻等于两部分热阻之和：Rzo(总热阻)= Rth(散热器内固体传热)+ Rthk(散热器与空气间的传热热阻)引用埃克尔特和..德雷克著的“传热与传质”中的基本原理和公式。
推导出如下实用公式：Ks 为散热器金属材料的导热系数。
20℃时，纯铝：KS = 千卡/ 小时米℃;纯铜：Ks = 332 千卡/ 小时米℃;参数L、l、b、S的单位：米;风速us 单位：米/秒如散热器端面的周边长为S 、散热器的长为L，忽略两端面的面积，散热器的总表面积为： A = S L 。
代入上式后，强迫风冷条件下散热器总热阻公式也可写成：对某一型号的散热器来说参数Ks、b、n、S 都是常数。
用此公式即可求出不同长度L、不同风速us条件下的总热阻，并可作出相应曲线。
本公式的精确性受到多种因素的影响存在一定误差。
主要有：ⅰ，受到环境空气的温度、湿度、气压等自然因素的影响。
如散热器金属的热导系数“Ks”与金属成分及散热器工作时温度有关，本文选用的是20℃时的纯铝。
ⅱ，文中所用的“风速”是指“平均风速”。
热阻温升计算公式
热阻温升计算公式好的，以下是为您生成的关于“热阻温升计算公式”的文章：在我们的日常生活和各种工程应用中，热阻温升可是个相当重要的概念。
你可能会觉得这东西离咱普通人很远，其实啊，它就在我们身边，只是你没留意罢了。
比如说，你用手机玩游戏玩久了，手机是不是会发烫？这发烫的程度就和热阻温升有关系。
再比如说，你家的电脑主机，运行大型程序时间长了，风扇呼呼转，机箱也热得不行，这里面也有热阻温升在“捣乱”。
那到底啥是热阻温升计算公式呢？其实它就是用来计算由于热阻存在，导致温度升高的一个工具。
热阻就好比是一条道路上的阻碍，热量想要通过就得费点劲儿，而这个费劲的程度就决定了温度会升高多少。
咱们先来看这个公式：温升ΔT = P × Rth 。
这里的ΔT 就是温升啦，P 表示的是发热功率，Rth 呢就是热阻。
打个比方吧，假设一台电脑的 CPU 发热功率是 100 瓦，它和散热器之间的热阻是 0.1 摄氏度/瓦。
那通过这个公式一算，温升ΔT = 100× 0.1 = 10 摄氏度。
这就意味着，如果环境温度是 25 摄氏度，那 CPU的温度就会升高到 35 摄氏度。
热阻温升计算公式在很多领域都大有用处。
像电子设备的设计中，工程师们就得靠它来确保设备不会因为过热而出问题。
比如说设计手机的时候，得考虑到芯片的发热功率，还有和外壳之间的热阻，算好了温升，才能保证咱们用手机的时候不会被烫到。
我还记得有一次，我自己在家捣鼓一个小电子制作。
当时我用了一个功率有点大的电阻，也没太在意散热的问题。
结果东西做好一通电，没一会儿就闻到一股焦糊味儿，手一摸那个电阻，烫得要命！这就是没好好算热阻温升吃的亏呀。
在工业生产中，热阻温升计算公式也是必不可少的。
比如大型机器的运转，要是热阻没处理好，温度升得太高，机器可能就会出故障，甚至引发安全事故。
对于咱们普通人来说，了解热阻温升计算公式虽然不能让咱马上变成专家，但至少能让咱们在碰到一些和温度相关的问题时，多一点思考的方向。
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*RjaRja: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。
两种散热方设计原理及计算
两种散热方式设计原理及计算2008-3-10 15:10:00推荐一、自冷式热设计原理及计算在自然对流和辐射情况下，平板散热器垂直安装，型材散热器沟道应该是垂直的。
叶片的表面应该涂漆或处理以使其有良好的辐射率，例如铝应该进行氧化处理。
至于强制对流下的散热器，其放置方向并没有硬性的规定，当然仍然是要使冷却空气能通过散热器叶片之间的沟道自由流动为原则。
(一)自冷式热设计公式由于散热器装上后会使热阻大大减小，而热量总是趋向于向热阻最小的方向流动，因此当电源模块装上散热器后，可以认为，电源模块产生的热量基本上都是通过散热器而散发出去的。
只有很少(小于10％)的热量是从电源模块的外壳底板与侧面壁通过热交换而散发出去的。
由前面几节的公式我们能求出电源模块所消耗的热量Pd及模块外壳与周围流体(空气)的温差△T。
这样散热器所需要的热阻Rth为下面的任务就是查散热器的产品目录或手册，从中找出与电源模块基板尺寸相当的、在合适环境温度及自然对流与辐射下的热阻值小于Rth的散热器即可。
(二)常用散热器热阻常用的散热器有平板散热器、型材散热器和叉指形散热器等。
又指形散热器由于散热叉指之问的“烟囱效应”利于热对流，所以在相同热阻下，叉指形散热器比其他散热器体积小、重量轻。
国产的叉指形散热器型号为SRZ系列。
国产的型材散热器型号为XC系列、DXC系列、XSF系列等。
表10—3和表10—4分别为国产型材散热器和国产叉指形散热器的型号及其对应的热阻阻值表。
从表10—3和表10—4可见，散热器到环境的热阻随加到散热器上的耗散功率Pd值的增大而略有下降。
这是因为当加于散热器上的耗散功率Pd增大时，散热器上的温升△T也随之增大。
散热器和环境之间的温差一旦增大，散热器的辐射散热和对流散热的散热能力增强，所以其热阻呈现略有下降的趋势。
如手头一时无型材散热器、叉指形散热器而准备采用铝平板作为散热器时，可查图10—5、图10—6散热器的热阻曲线图，从中选择符合要求的铝平板散热器的尺寸。
型材散热器热特性分析
收稿日期:2001209212基金项目:国家部委科技预研基金资助项目(J161313)作者简介:韩 宁(19712),男,讲师,西安电子科技大学博士研究生.型材散热器热特性分析韩 宁1,余墨娟2,赵 殳1,徐国华1(11西安电子科技大学机电工程学院,陕西西安 710071;21信息产业部电子第三研究所,北京 100015)摘要:采用数值方法对型材散射器的三维流场及温度场进行了分析计算.对流项的离散采取了一阶迎风格式,用SIMPLEC 算法在交错网格上进行迭代计算.流场中气体和固体区域采用了整体求解方法.在此基础上,定量分析了结构因素对散热器热阻的影响.实验数据表明了该算法的有效性.关键词:散热器;热分析;数值方法中图分类号:TK1; 文献标识码:A 文章编号:100122400(2002)0420551205Thermal 2characteristicanalysisoftheplatefinheatsinkHAN Ning 1,YU Mo 2juan 2,ZHAO Dun 2shu 1,XU Guo 2hua 1(1.SchoolofElectromechanicalEng.,XidianUniv.,Xi ′an 710071,China;2.TheThirdResearchInst.ofMII,Beijing 100015,China )Abstract: Thethree 2dimensionalvelocityfieldandtemperaturefieldoftheplatefinheatsinkarecalculatedby numericalmethods.Theupwinddifferenceschemeisusedtodealwiththediscretizationoftheconvection 2diffusionterm.Thepressure 2velocitycouplingistreatedwiththeSIMPLECalgorithmusingastaggeredgridsystem.Thesamesetofmomentumandenergyequationsaresolvedforthesolidandfluidregions.Therelationbetweenthermal resistancesandsinkstructureisnumericallyanalyzedonthisbasis.Finally,experimentalresultsshowthatthe algorithmiseffective.KeyWords: platefinheatsink;thermalanalysis;numericalmethods虽然型材散热器已有了相应的国家标准(GB742312287),但其中的自然对流和强迫风冷条件下的热阻关系曲线均为实验数据整理所得,与实际应用有一定误差.在散热器的数值热分析方面,Tuckerman 和Pease 在忽略了肋片中沿流体流动方向的导热后,建立了散热器准二维肋模型[1],Samalam 则获得了该模型的一个级数形式的精确解[2].Harpole 和Eninger 运用多孔介质流动中的Darcy 定律建立并求解了散热器二维传热模型[3].在国内,喻世平和辛明道对微通道结构的散热器进行了实验研究[4].上述二维或准二维模型在等壁温或等热流密度情况下能给出比较满意的计算结果,但当实际散热器不满足上述条件时,会引起较大误差.此外,如果不考虑固体肋片对流场的三维扰动作用,也会影响计算精度.笔者采用数值传热学的基本理论和方法,直接对型材散热器的三维稳态流场和温度场进行了数值模拟,得出了一些有益的结论.1 数值热分析原理对于不可压缩流体,在三维欧拉空间中,取一任意形状的封闭体(称为控制容积),将质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律用于该控制容积后,可以得到微分型的流体流动控制方程:连续方程 ・V =0 ,(1)2002年8月第29卷 第4期西安电子科技大学学报(自然科学版)JOURNAL OF XIDIAN UNIVERSITYAug.2002Vol.29 No.4Navier 2Stokes 方程 d V /d t =f -(1/ρ) p +μ 2V ,(2)能量方程 d e/d t =(k/ρ) 2T +q k +(1/ρ)Φ ,(3)式中f 为体积力,q k 为单位体积的辐射能,Φ为流体的粘性耗散能量,μ为流体粘度,k 为流体导热系数,ρ为流体密度.对于低Re 数流动,需要考虑自然对流作用.笔者采用了Boussinesq 近似(详见文献[5]),故方程(2),(3)可简化为Navier 2Stokes 方程 ρ0(d V /d t )=- p -ρ0g k +μ 2V +αρ0ΔT g k ,(4)能量方程 d T/d t =(k/(ρc p )) 2T ,(5)式中c p 为流体的比定压热容.在直角坐标系中,为了程序编制的通用性,可将式(1)～(5)改写成如下通用形式:ρ5(u φ)5x +ρ5(v φ)5y +ρ5(w φ)5z =Γφ52φ5x 2+52φ5y 2+52φ5z 2+S φ ,(6)式中φ为通用变量(u ,v ,w ,p ,T ),Γφ为广义扩散系数,S φ为广义源项.对于上面所列的偏微分方程组,直接求解十分困难,更多的是采用数值计算方法.由于流体流动所固有的“迎风”特性,目前在国际计算流体动力学界,有限差分(或有限体积)法占了绝对的优势.文中采用了基于有限差分方法的有限体积法.对于流场中包含的固体区域采用了整体法求解,即在程序中并不区分固体区和流体区,二者的区别仅仅表现在物性参数上.确定物性参数的主要原则是保证各个控制容积的质量流量和热流密度连续,具体方法为:流体的物性参数取实际值,固体区域的粘度取极大值(一般可取为1010),固体密度取流体密度以保证控制容积界面上的质量流量连续,固体热容取流体热容以保证界面热流密度连续,其他物性参数均取固体的实际值.不可压流场的数值求解中主要存在两大难点:一是对流2扩散项的离散格式;二是压力与速度的耦合问题.为了提高计算精度,笔者采用了乘方格式来离散对流2扩散项,离散后所得线性方程组的形式为a P <P =a E <E +a W <W +a N <N +a S <S +a T <T +a B <B +b ,(7)式中各系数a P ,a E 等的具体形式参见文献[5].上述方程组是非对称、稀疏的,因此往往采用迭代法求解.为了加快迭代收敛的速度,笔者采用了TDMA (三对角矩阵直接解法)和ADI (交替方向块迭代)结合的方法.为了解决压力与速度的耦合问题,笔者采用了基于交错网格的SIMPLEC 方法,具体实验步骤见[5].图1 散热器结构示意图在上述基础上,笔者开发了型材散热器热分析软件.该软件由用户界面模块、数值计算模块、材料数据库管理和维护模块、计算结果显示模块等部分组成.2 物理模型及计算边界条件为了验证计算结果的正确性,笔者设计并加工了几种不同材料及结构的散热器样品,限于篇幅.仅列出3种散热器的计算结果.散热器的结构见图1.表1为3种散热器的有关结构参数.表1 3种散热器的有关结构参数编号材料导热系数/(W ・m -1・K -1)通道宽W chan /mm 肋片宽W fin /mm 肋高h /mmL ×W ×H /mm3通道数n1铝20401500150525×25×7242铜33001500150525×25×7243铜33001250125525×25×748 对于图1所示的散热器结构,选择的计算模型如图2所示.255 西安电子科技大学学报(自然科学版) 第29卷图2 散热器计算模型与风洞尺寸相比散热器尺寸较小,因此若以风洞尺寸作为计算边界,则空气部分网格过多.考虑到空气的粘度较小,散热器对空气的扰动局限在其附近区域内,因此将图2中的东、西及上边界(虚拟边界)处理为对称轴边界.为了尽量模拟实际工作状况,将散热器放置在绝热垫块上,即认为热量全部由肋片散失.热源采用了片状厚膜陶瓷电阻,用导热胶粘贴在散热器底面.西边界:对称轴边界,u =0,5v/5x =0,5w/5x =0,5T/5x =0;东边界:对称轴边界,边界条件同西边界;上边界:对称轴边界,w =0,5u/5x =0,5w/5z =0,5T/5z =0;下边界:非渗透性绝热固体壁面,满足无滑移条件,u =v =w =0,5T/5z =0;南边界:,v =v ∞,t =t f ,u =v =0,其中v ∞为来流速度,t f 为环境温度;北边界:出口边界,假定流体在出口处为均匀发展,即采取局部单向化假定.整个计算区域在x ,y ,z 3个方向的离散网格数为59×35×17.采用作者开发的型材散热器热分析软件进行了数值计算和结果分析.3 计算结果分析图3为1号散热器在入口风速v ∞=615m/s 的情况下,半高度方向x 2y 平面的速度场分布图.从图3可以看出,由于散热器放置在自由空间中,因此狭窄的肋片间距必然会对流动产生阻碍,反映在图中就是散热器两旁的速度分量大,肋片间的速度分量小,即散热器对流体产生了“推挤”作用,而这一效应又必然会对温度场产生影响,所以在对型材散热器进行传热分析时,不能简单地将其处理成二维或准二维模型,而应该采用三维模型进行计算.图3 散热器在半肋高处的速度分布图4 散热器在底面处的温度分布 图4为1号散热器在入口风速v ∞=615m/s,环境温度t f =22℃,底面输入功率为7138W 的情况下,底面层的温度场分布图.从图中可以看出,散热器的底面温度分布趋势为入口处较低,出口处较高,具有明显的“拖尾”现象.整个散热器的最高温度点位于底面靠近出口处,最高温度为49169℃.这些均与试验结果吻合得很好,定量对比见后.散热器的热阻可定义为R cf =(T c -T f )/Q ,式中T c 为散热器最高温度,T f 为周围环境温度,Q 为散热功率.影响散射器热阻的因素很多,其中冷却空气的流速无疑是比较重要的一个,因为它直接决定了风机的选355第4期 韩 宁等:型材散热器热特性分析择及风冷系统的结构形式.图5即为2号散热器在功率为10157W,环境温度为22℃时,其热阻同冷却风速之间的关系曲线.从图5可以看出,散热器热阻随风速的增大而减小.在相同结构下,当风速由410m/s提高到615m/s时,散热器热阻由6136℃/W降为3167℃/W,降幅为41%;而当风速由615m/s提高到10m/s时,相应的热阻降幅只为29%.因此,在冷却风速比较低时,提高风速可显著地降低散热器热阻.图5 定功率时风速对散热器热阻的影响图6 肋片间距对散热器热阻的影响 肋片间距是影响散热器热阻的另外一个重要因素.为了考查肋间距与热阻之间的定量关系,选取2号散热器为研究对象.在入口风速为615m/s,散热器功耗为10157W,环境温度为22℃的条件下,其热阻同肋片间距之间的定量关系如图6所示.从图6可看出,在某一特定风速下,散热器的肋间距存在一最优值.对于1号和3号散热器,数值分析的结果同样显示出上述趋势.4 实验结果散热器的实验可分为两类:⑴定流速实验,即固定流速改变加热功率;⑵定功率实验,即固定加热功率改变流速.为了减小实验误差,所有实验均在专用风洞中进行,实验装置如图7所示.图7 散热器实验装置示意图限于篇幅,这里仅列出2号散热器的实验结果.表2为空气流速615m/s时的实验数据与计算数据的对比.表2 2号散热器定风速实验结果室温/℃热功率/W最高肋根温度/℃热阻/(℃・W-1)实验值计算值实验值计算值温度计算误差/(%)22154170331035132123217271071343818421121222167815101574612491721242157716141395414551621222130212 表3为2号散热器在环境温度为22℃,热功率为10157W时,不同风速下的实验值与计算值的对比.通过表中数据可以看出,计算值和实验值的误差完全在允许的范围之内,表明了计算结果的可信性.455 西安电子科技大学学报(自然科学版) 第29卷表3 2号散热器定功率实验结果室温/℃风速(m ・s -1)最高肋根温度/℃热阻/(℃・W -1)实验值计算值实验值计算值温度计算误差/(%)2241058126118314231776125154917531421622197714615451749122124215771781043174610210521275135 结束语笔者采用数值计算方法直接求解了型材散热器的三维稳态流场及温度场,实验结果表明这种方法是可行的.从结果中可以看出,影响散热器热阻的因素比较多,如何综合考虑这些因素,使得在一定工作条件下散热器的热阻最小是工程设计中一个迫切需要解决的问题.参考文献:[1]TuckermanDB,PeaseRFW.High 2performanceHeatSinkingforVLSI[J].IEEEElectronDeviceLetter,1981,(2):1262129.[2]SamalamVK.ConvectiveHeatTransferinMicrochannels[J].JofElectronicMaterials,1989,18(5):6612667.[3]HarpoleGM,EningerJE.Micro 2ChannelHeatExchangerOptimization[A].SeventhIEEESemi 2ThermSymposium[C].NewYork:IEEE,1991.59263.[4]喻世平,辛明道1微通道散热器的性能实验[J]1重庆大学学报,1994,17(4):6211.[5]陶文铨1数值传热学[M]1西安:西安交通大学出版社,1988.(编辑:郭 华) (上接第529页)确保了只有某一拥有该解密密钥的参与者才能得到相关信息,保证了各个时期子秘密的安全性.由于秘密信息总是由一位值得信赖的分发者来分配,因而减少了通信数据传输量和总计算量.参考文献:[1]ShamirA.HowtoShareaSecret[J].CommunicationsoftheACM,1979,22(11):6122613.[2]杨 波,孙晓蓉,王育民1基于门限方案的密钥托管[J]1西安电子科技大学学报,1998,25(2):2392241.[3]SchneierB.应用密码学[M]1吴世忠译1北京:机械工业出版社,2000.49251.[4]SimmomsGJ.AnIntroductiontoSharedSecretand/orSharedControlSchemesandTheirApplication[C].InContemporaryCryptology:theScienceofInformationIntegrity[C].NewYork:IEEEPress,1992.4412497.[5]王育民,何大可1保密学———基础与应用[M]1西安:西安电子科技大学出版社,1990.2462342.[6]GennaroR,JareckiS,KrawczykH,etal.SecureDistributedKeyGenerationforDiscrete 2logBasedCryptosystems[A].AdvancesinCryptology 2EUROCRYPT π99[C].Berlin:Springer 2Verlag,1999.2952310.[7]LinHY,HarnL.AGeneralizedSecretSharingSchemewithCheaterDetection[A].AdvancesinCryptology 2ASIACRYPT π91Proceedings[C].Berlin:Springer 2Verlag,1993.1492158.[8]张建中,肖国镇1可防止欺诈的秘密共享方案[J]1通信学报,2000,21(5):81283.[9]张建中,肖国镇1一个可防止欺诈的秘密分享方案[J]1电子科学学刊,1999,21(4):5162521.[10]StinsonDR.DecompositionConstructionsforSecretSharingSchemes[J].IEEETransonIT,1994,40(1):1182125.[11]HerzbergA,JareckiS,KrawczykH,etal.ProactiveSecretSharingor:HowtoCopewithPerpetualLeakage[A].AdvancesinCryptology 2CRYPTO π95[C].Berlin:Springer 2Verlag,1995.3392352.[12]Padr óC,S áezG.DetectionofCheatersinVectorSpaceSecretSharingSchemes[J].Desings,CodesandCryptography,1999,16(1):75285.[13]StinsonDR.Cryptography:TheoryandPractice[M].BocaRaton,Florida:CRCPress,1995.3432350.(编辑:李维东) 555第4期 韩 宁等:型材散热器热特性分析。
热阻值计算公式20110810
1
0.011
0.122
0.150 0.373
2.633
Kp — 外 墙 主 体 部 位 传 热系数[W/(m.k)]
Kb1、Kb2、Kb3—外墙 周边热桥部位的传热系数 [W/(m.k)]
Fp — 外 墙 主 体 部 位 的 面积
Fb1、Fb2、Fb3—外墙 周边热桥部位的面积 4、单一材料热工计算运算 式
①厚度δ(m) = 热阻值 R(m.k/w) * 导 热 系 数 λ [W/(m.k)] ② 热 阻 值 R(m.k/w) = 1 / 传热系数K [W/(㎡•K)] ③厚度δ(m) = 导热系数λ [W/(m.k)] / 传 热 系 数 K [W/(㎡•K)] 5、围护结构设计厚度的计 算
3、围护结构传热系数计算
K=1/ R0 式中: R0—围护结构传
热阻 外墙受周边热桥影响条件
下，其平均传热系数的计算
Km=(KpFp+Kb1Fb1+Kb2Fb2+ Kb3Fb3 )/( Fp + Fb1+Fb2+Fb3) 式中:
Km — 外 墙 的 平 均 传 热 系数[W/(m.k)]
厚 度 δ (m) = 热 阻 值 R(m.k/w) * 导 热 系 数 λ [W/(m.k)] *修正系数
热惰性指标Dj Dj=R.S
0.245 10.343 0.245
10.832
热桥部分 热阻值计 算（XPS)
材料名称 （由内向外）
1：3水泥砂浆内 抹灰
无机保温砂浆 砼梁（柱）
抗裂砂浆
空气换热阻（内 ０．１１，外 ０．０４） 总计
λ 1 、 λ 2 、 --- λ n — 各层材料导热系数 [W/(m.k)] 2、围护结构的传热阻 R0=Ri+R+Re
散热器的计算
散热器厂的计算金旗舰散热器的计算设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TJM AX=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-Ta)/PdTjmax :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 R QC-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2.08d:散热器厚度cmA:散热器面积cm2C:修正因子取1按现有散热器考虑,d=1.0 A=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。