风冷散热的设计与计算
风冷降温的计算公式
风冷降温的计算公式一、引言随着气候变暖和夏季高温天气的增加，人们对于降温方式的需求也不断增加。
风冷降温作为一种常见的降温方式，被广泛应用于室内空调、电子设备散热以及工业生产等领域。
本文将介绍风冷降温的计算公式，帮助读者更好地理解和应用此项技术。
二、风冷降温原理风冷降温是利用风扇或风机将空气吹过冷却源，通过热传递的方式将热量带走，从而实现降温的过程。
其基本原理是利用空气的对流和换热作用，通过风扇或风机的运行，使得空气与冷却源接触，从而吸收热量并带走，从而达到降温的效果。
三、风冷降温的计算公式风冷降温的计算公式可以通过以下方式来推导得到。
1. 空气流量计算公式风冷降温中，空气流量是一个重要的参数，可以通过以下公式来计算：Q = V × A其中，Q表示空气流量，V表示风速，A表示风口的截面积。
2. 冷却功率计算公式冷却功率是指通过风冷降温所带走的热量，可以通过以下公式来计算：P = Q × ΔT × Cp其中，P表示冷却功率，Q表示空气流量，ΔT表示冷却前后的温差，Cp表示空气的比热容。
3. 初步估算温度降幅根据热力学原理，可以通过以下公式初步估算温度降幅：ΔT = P / (m × Cp)其中，ΔT表示温度降幅，P表示冷却功率，m表示冷却源的质量，Cp表示冷却源的比热容。
4. 根据具体情况进行修正以上计算公式仅为初步估算，实际应用中需要根据具体情况进行修正。
例如，可以考虑降温材料的导热系数、冷却源的表面积等因素，以提高计算的准确性。
四、风冷降温的应用风冷降温作为一种简单高效的降温方式，广泛应用于各个领域。
以下是几个常见的应用场景：1. 室内空调风冷降温是室内空调的基本原理之一，通过冷却风扇将室内热空气吹出，从而实现室内温度的降低。
2. 电子设备散热电子设备在工作过程中会产生大量的热量，通过风冷降温可以有效地将热量带走，保持设备的正常运行。
3. 工业生产在一些工业生产过程中，需要对设备或产品进行降温处理，风冷降温可以提供简便高效的解决方案。
两种散热方式设计原理及计算
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。
强迫风冷散热器设计计算
1.风机选择计算:q =1.4×QC p ρair ∆T air×60Τm 3min.注：1.∆T air 小功率取10，中功率取15，大功率取202.一般按经验系数1.4来选择风机风机输入参数：1.风量q ：1Τm 3min.=35.318CFM2.风压P ：1Incℎ.H 2O =249.1Pa3.P-Q 公式：P =a ∗q +b Pa注：轴流风机一般工作在后1/3段，将其看作线性段算出斜率a 与常数b 用来计算实际工作的风量与风压2.系统阻力计算:∆P =ξ1+ξ2+4∗f L d e×ρair V 22Pa局部收缩ξ1=0.5×1−ΤA 0A 1ΤA 0A 1：通风面积比局部放大ξ2=1−ΤA 0A 12沿程阻力系数f 莫迪图紊流的经验公式较多，选择其中较准的两个公式，计算结果差异较大时参考莫迪图较准层流f =Τ64Re 雷诺数Re =d e Vυair ≤2800V 使用风机最大风量紊流：f =0.0055×1+20×Kd e+1×106Re13Re 3×103~1×106紊流(柯尔布鲁克）：1√f=2log 10d eK+1.14−2log 101+9.35d eKRe√f 粗糙度K =0.0015×10−3m散热器长度L 当量直径d e =2W s H f W s +H fm风速VP-Q 公式：∆P =c ×q 2进出风口面积（开孔面积）无风机侧>有风机侧3.风机工作点计算：利用公式P =a ∗q +b & ∆P =c ×q 2求出风机的实际工作点1.风量q 1：2.风压P 1：3.风速V 1：4.散热器热阻计算:R =R 1+R 2=H b λA 2+1ℎA 3ηΤK W导热热阻R 1：基板厚度H b m & 基板面积A 2m 2& 散热器导热系数λW/m ∙K 对流换热热阻R 2：换热表面积A 3=A 3′+A 3′′=Ws L(N f −1)+(2H f +W f )LN f m 2换热总效率η=A 3′+ηf A 3′′A 3ηf =tanh mH fmH fm =H f U λA lU =2(L +W f )A l =LW f对流换热系数：ℎ=N μλ/d e准则方程层流N μ=1.86Re 1P r d e L Τ13μl μw0.14Re 1=d e V 1υair准则方程紊流N μ=0.023Re 10.8P r 0.4∆T =QR5.输出结果:1.风量q 1& 风压P 1&.风速V 1：2.基板温度T w1利用模块的热阻参数以及接触热阻计算T j 确认其低于设定值。
风冷散热器设计方法
风冷散热器设计方法随着电子设备的不断发展和普及，散热问题成为了一个亟待解决的挑战。
而风冷散热器作为一种常见的散热解决方案，其设计方法显得尤为重要。
本文将介绍一种有效的风冷散热器设计方法，以帮助读者更好地理解和应用。
风冷散热器的设计需要考虑散热效率和噪音控制两个方面。
在散热效率方面，我们可以通过优化散热器的结构和材料来提高其散热性能。
例如，增加散热片的数量和表面积，采用高导热材料，以提高散热效果。
此外，合理设计散热器的通风道路，确保空气能够顺畅地流过散热器，也是提高散热效率的关键。
噪音控制是风冷散热器设计中需要考虑的另一个重要因素。
散热器在工作时会产生一定的噪音，而过高的噪音会对用户的使用体验造成不良影响。
为了降低噪音，我们可以采用一些措施，如增加散热器的散热面积，减小风扇的转速，改善风扇叶片的设计等。
此外，合理布置散热器和其他设备之间的距离，避免共振和震动也是降低噪音的有效手段。
在风冷散热器的设计过程中，我们还需要考虑散热器的尺寸和重量。
尺寸过大会占用过多的空间，而尺寸过小则可能导致散热不足。
因此，我们需要根据实际需求和限制，合理确定散热器的尺寸。
同时，散热器的重量也需要考虑，过重的散热器可能会给设备带来额外的负担，甚至影响设备的正常运行。
除了上述因素，风冷散热器的设计还需要考虑材料的选择和制造工艺。
合适的材料可以提高散热器的散热性能和耐久性。
常见的散热器材料包括铝合金、铜等，它们具有良好的导热性能和机械强度。
而制造工艺的选择则直接影响到散热器的成本和质量。
因此，在设计过程中，我们需要综合考虑材料的性能和制造工艺的可行性，以达到最佳的设计效果。
总结起来，风冷散热器的设计方法需要综合考虑散热效率、噪音控制、尺寸和重量、材料选择和制造工艺等多个因素。
通过合理优化这些因素，我们可以设计出性能优良、稳定可靠的风冷散热器，以满足不同设备的散热需求。
希望本文所介绍的设计方法能够对读者在实际应用中有所帮助，提高散热器的设计水平和效果。
散热与风量的计算
散热与风量的计算散热与风量的计算一直是工程设计和维修中的重要内容之一、在许多领域，如建筑、机械、电子等，散热问题都会成为制约因素。
为了保证设备或系统的正常运行，需要合理计算散热和相应的风量。
本文将重点介绍散热与风量的计算方法及其应用。
一、散热的基本原理散热是指将机械、设备或系统中产生的过多热量转移到周围环境中，从而使温度保持在合适的范围内，保证设备的正常运行。
散热的基本原理是通过热传导、热对流和热辐射等方式来传递热量。
热传导是指热量在物体内部由高温区传导到低温区。
其计算公式为：Q=k*A*ΔT/d其中，Q表示通过传导方式散热的热量，k表示材料的导热系数，A 表示传热面积，ΔT表示温度差，d表示传热距离。
热对流是指通过流体运动来传递热量。
其计算公式为：Q=h*A*ΔT其中，Q表示通过对流方式散热的热量，h表示传热系数，A表示传热面积，ΔT表示温度差。
热辐射是指物体表面通过电磁波辐射传递热量。
其计算公式为：Q=ε*σ*A*(T_1^4-T_2^4)其中，Q表示通过辐射方式散热的热量，ε表示发射率，σ表示斯特藩-玻尔兹曼常数，A表示辐射面积，T_1和T_2表示物体表面和周围环境的温度。
二、散热的计算方法1.散热需要考虑到各种传热方式的影响，因此需要根据具体情况综合计算。
首先需要了解设备或系统的功率和工作状态，以及散热方式（如空气散热、水冷散热等）和散热条件（如环境温度、湿度等）。
2.对于空气散热，可以根据空气对流的原理计算出所需要的通风量。
通风量的计算公式为：Q=m*c*ΔTV = Q / ρ * cp * ΔT其中，Q表示散热功率，m表示空气质量流量，c表示空气比热容，ΔT表示温度差，V表示通风量，ρ表示空气密度，cp表示空气定压比热容。
通过计算得出的通风量即为所需的风量，可以根据风速和设备的散热形式选择对应的通风装置。
3.对于水冷散热，通常需要计算出所需的冷却水流量。
冷却水流量的计算公式为：Q=m*c*ΔT=m*Lm=Q/(c*ΔT)其中，Q表示散热功率，m表示冷却水流量，c表示水的比热容，ΔT 表示水的温度差，L表示换热潜热。
散热与风量的计算
散热与风量的计算风扇总热量=空气比热X空气重量X温差,这里的温差；的,250-80(最加热片的温度)-25(进风空；总功不知道,电器做的总功/4.2=风扇排出的总热；设：半导体发热芯片平均温度T1（工作时的温度上限；求了），散热片平均温度T2，散热片出口处空气温度；简化问题，假设：；1.散热片为热的良导体，达到热平衡时间忽略，则有；2.只考虑热传导，对流和辐射不予考虑；又因风扇总热量=空气比热X空气重量X温差,这里的温差是指,你进风的温度与最终加热片的温度的差值,照你说的,空气密.1.2.P=λ*【T2-0.5（T3+38°C）】*A其中：P为散热功率，λ为散热系数，A为与空气的接触面积，【T2-0.5（T3+38°C）】为温差；其中：λ可以通过对照试验求（好吧，还是估算）出来，这样就能大概估算出需要的散热器面积A了。
P.S.误差来源1：散热器温度和芯片温度肯定不相等，热传导需要时间，而且散热片不同位置的温度也不严格相同，只是处在动态平衡；误差来源2：散热片的散热公式是凭感觉写的。
应该没大错，但肯定很粗糙。
自己修正吧能想到的就这么多了。
轴流风机风量散热器的信息讲解2011-06-0217:06位就是为折扣。
防爆风机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。
风扇转速是指风扇扇叶每分钟旋转的次数，单位是rpm。
风扇转速由电机内线圈的匝数、工作电压、风扇扇叶的数量、倾角、高度、直径和轴承系统共同决定。
转速和风扇质量没有必然的联系。
风扇的转速可以通过内部的转速信号进行测量，也可以通过外部进行测量（外部测量是用其它仪器看风扇转的有多快，内部测量则直接可以到BIOS里看，也可以通过软件看。
内部测量相对来说误差大一些）。
?因为随着环境温度的变化，有时需要不同转速风扇来满足需求。
一些厂商特意设计出可调节风扇转速的散热器，分手动和自动两种。
散热器尺寸设计计算方法
散热器尺寸设计计算方法
1.确定散热器的散热要求：根据设备功率和工作环境的最高温度，计
算出散热器需要散发的热量。
2.计算表面积：散热器的表面积与散热能力直接相关，表面积越大，
散热能力越强。
可以通过以下公式计算表面积：
表面积=热量/散热系数/温度差
其中，热量是散热器需要散发的热量，散热系数是散热器的散热能力
的衡量指标，温度差是设备工作温度与环境温度的差值。
3.确定散热器的高度、宽度和厚度：散热器的高度、宽度和厚度决定
了其表面积。
高度：高度可以根据散热器安装位置和空间约束来确定，一般可以选
择设备高度的1-2倍。
宽度：宽度可以根据散热器的表面积和高度来计算，计算公式为：
宽度=表面积/（高度*2）
厚度：厚度一般根据散热器的制造工艺和散热器的材料来确定，一般
选择1-3mm。
4.进行热流模拟：可以使用有限元分析等软件对散热器进行热流模拟，验证设计的合理性和效果。
5.对散热器设计进行优化：根据实际情况，对散热器的尺寸进行调整
和优化，以提高散热性能。
值得注意的是，散热器的尺寸设计仅仅是一个初步的估算和设计，实际制造时还需要考虑材料的热导率、散热片的间距和密度等因素。
此外，不同类型的散热器（如风冷散热器、水冷散热器）的尺寸设计方法也有所差异，需要根据具体的散热器类型进行相应的设计计算。
总之，散热器尺寸设计是一个综合考虑功率、散热要求、工作环境等因素的过程，需要综合运用工程经验、计算公式和热力学原理，以保证散热器的散热效果和设备的稳定运行。
自然风冷功率计算公式
自然风冷功率计算公式
P=h×A×ΔT
其中，P是自然风冷却功率，单位是瓦特（W）；
h是换热系数，单位是瓦特/平方米·摄氏度（W/m²·°C）；
A是散热面积，单位是平方米（m²）；
ΔT是物体表面温度和环境温度的差值，单位是摄氏度（°C）。
换热系数h是决定风冷却功率的关键因素，它可以根据实验结果或经
验公式进行估算。
换热系数取决于物体的形状、表面特性以及气流特性等。
一般情况下，圆柱形物体的换热系数可以通过以下经验公式进行计算：h=4×(Nu/2)×(k/D)
其中，Nu是努塞尔数，k是热导系数，D是物体的直径。
努塞尔数Nu也是一个重要的参数，它描述了流体流过物体表面时的
非稳态传热能力。
努塞尔数与雷诺数、普朗特数等无量纲参数相关，可以
通过实验测试或经验公式进行估算。
在自然对流冷却的情况下，努塞尔数
可以用以下经验公式进行计算：
Nu=C×Re^m×Pr^(1/3)
其中，C是常数，Re是雷诺数，Pr是普朗特数。
雷诺数Re是描述流体动力学特性的无量纲参数，通过物体外部的流
体速度、密度和粘度来计算，可以根据物体尺寸、流体速度进行估算。
普朗特数Pr是描述流体传热特性的无量纲参数，通过流体的热传导性、流体速度和流体的黏度来计算，可以根据流体的物性数据进行估算。
以上所述的公式和参数适用于自然风冷的情况，在实际应用中可能需要根据具体的物体形状、环境条件进行修正和调整。
在工程实践中，一般会通过实验和模拟计算相结合的方法来获得更精确的自然风冷功率估算结果。
散热与风量的计算【范本模板】
风扇总热量=空气比热X空气重量X温差，这里的温差是指，你进风的温度与最终加热片的温度的差值,照你说的,250—80（最加热片的温度）—25(进风空气的温度）=145度，你给的倏件还一样,就是热量不知道，或者电器做的总功不知道,电器做的总功/4.2=风扇排出的总热量知道的话就可以根空气重量=风量/60X空气密度逆推出风量。
设：半导体发热芯片平均温度T1（工作时的温度上限,也就是说改芯片能承受的最高温度，取决你的设计要求了），散热片平均温度T2，散热片出口处空气温度T3简化问题,假设：1.散热片为热的良导体，达到热平衡时间忽略，则有T1=T2；2。
只考虑热传导，对流和辐射不予考虑。
又因为半导体发出的热量最终用来加热空气，则有：880W=40CFM*空气比热＊（T3—38°C) 注意单位统一，至于空气的比热用定容的吧。
上式可以求出（实际上也就是估算而已)出口处空气温度T3，根据散热片的散热公式(也是估算），有:P=λ＊【T2-0.5(T3+38°C）】*A其中：P为散热功率，λ为散热系数，A为与空气的接触面积，【T2-0.5（T3+38°C）】为温差；其中：λ可以通过对照试验求（好吧，还是估算）出来，这样就能大概估算出需要的散热器面积A了.。
P。
S。
误差来源1：散热器温度和芯片温度肯定不相等,热传导需要时间，而且散热片不同位置的温度也不严格相同，只是处在动态平衡；误差来源2：散热片的散热公式是凭感觉写的。
.。
应该没大错，但肯定很粗糙..自己修正吧能想到的就这么多了。
轴流风机风量散热器的信息讲解2011-06-02 17:06轴流风机风量散热器的信息讲解风量是指风冷散热器风扇每分钟排出或纳入的空气总体积，如果按立方英尺来计算，单位就是CFM；如果按立方米来算，就是CMM。
散热器产品经常使用的风量单位是CFM(约为0。
028立方米/分钟）。
50×50×10mm CPU风扇一般会达到10 CFM，60×60×25mm风扇通常能达到20-30的CFM。
风冷散热的设计及计算
风冷散热的设计及计算风冷散热原理：散热片的核心是同散热片底座紧密接触的，因此芯片表面发出的热量就会通过热传导传到散热片上，再由风扇转动所造成的气流将热量“吹走”，如此循环，便是处理器散热的简单过程。
散热片材料的比较：现在市面上的散热风扇所使用的散热片材料一般都是铝合金，只有极少数是使用其他材料。
学过物理的人应该都知道铝导热性并不是最好的，从效果来看最好的应该是银，接下来是纯铜，紧接着才会是铝。
但是前两种材料的价格比较贵，如果用来作散热片成本不好控制。
使用铝业也有很多优点，比如重量比较轻，可塑性比较好。
因此兼顾导热性和其他方面使用铝就成为了主要的散热材料。
不过我们使用的散热片没有百分之百纯铝的产品，因为纯铝太过柔软，如果想做成散热片一般都会加入少量的其他金属，成为铝合金(得到更好的硬度)。
风扇：单是有了一个好的散热片，而不加风扇，就算表面积再大，也没有用！因为无法同空气进行完全的流通，散热效果肯定会大打折扣。
从这个来看，风扇的效果有时甚至比散热片还重要。
假如没有好的风扇，则散热片表面积大的特点便无法充分展现出来。
挑选风扇的宗旨就是，风扇吹出来的风越强劲越好。
风扇吹出来的风力越强，空气流动的速度越快，散热效果同样也就越好。
要判断风扇是否够强劲，转速是一个重要的依据。
转速越快，风就越强，简单看功率的大小。
轴承：市面上用的轴承一般有两种，滚珠轴承和含油轴承，滚珠轴承比含油轴承好，声音小、寿命长。
但是滚珠轴承的设计比较难，其中一个工艺是预压，是指将滚珠固定到轴承套中的过程，这要求滚珠与轴承套表面结合紧密，没有间隙，以使钢珠磨损度最小。
通常在国内厂家轴承制造中，预压前上下轴承套是正对的，因为钢珠尺寸与轴承套尺寸肯定会存在一定误差，所以在预压受力后，滚珠同轴承套之间总有5—10微米的间隙，就是这个间隙，使得轴承的老化磨损程度大大增加，使用寿命缩短。
同样过程，在NSK公司的轴承制造中，预压时上下轴承套的会有一个5微米左右的相对距离，这样轴承套在受压后就会紧紧的卡住滚珠，使其间的间隙减小为零，在风扇工作中，滚珠就不会有跳动，从而使磨损降至最小，保证风扇畅通且长久高速运转。
风冷散热的设计及计算
风冷散热的设计及计算风冷散热原理：散热片的核心是同散热片底座紧密接触的，因此芯片表面发出的热量就会通过热传导传到散热片上，再由风扇转动所造成的气流将热量“吹走”，如此循环，便是处理器散热的简单过程。
散热片材料的比较：现在市面上的散热风扇所使用的散热片材料一般都是铝合金，只有极少数是使用其他材料。
学过物理的人应该都知道铝导热性并不是最好的，从效果来看最好的应该是银，接下来是纯铜，紧接着才会是铝。
但是前两种材料的价格比较贵，如果用来作散热片成本不好控制。
使用铝业也有很多优点，比如重量比较轻，可塑性比较好。
因此兼顾导热性和其他方面使用铝就成为了主要的散热材料。
不过我们使用的散热片没有百分之百纯铝的产品，因为纯铝太过柔软，如果想做成散热片一般都会加入少量的其他金属，成为铝合金(得到更好的硬度)。
风扇：单是有了一个好的散热片，而不加风扇，就算表面积再大，也没有用！因为无法同空气进行完全的流通，散热效果肯定会大打折扣。
从这个来看，风扇的效果有时甚至比散热片还重要。
假如没有好的风扇，则散热片表面积大的特点便无法充分展现出来。
挑选风扇的宗旨就是，风扇吹出来的风越强劲越好。
风扇吹出来的风力越强，空气流动的速度越快，散热效果同样也就越好。
要判断风扇是否够强劲，转速是一个重要的依据。
转速越快，风就越强，简单看功率的大小。
轴承：市面上用的轴承一般有两种，滚珠轴承和含油轴承，滚珠轴承比含油轴承好，声音小、寿命长。
但是滚珠轴承的设计比较难，其中一个工艺是预压，是指将滚珠固定到轴承套中的过程，这要求滚珠与轴承套表面结合紧密，没有间隙，以使钢珠磨损度最小。
通常在国内厂家轴承制造中，预压前上下轴承套是正对的，因为钢珠尺寸与轴承套尺寸肯定会存在一定误差，所以在预压受力后，滚珠同轴承套之间总有5—10微米的间隙，就是这个间隙，使得轴承的老化磨损程度大大增加，使用寿命缩短。
同样过程，在NSK公司的轴承制造中，预压时上下轴承套的会有一个5微米左右的相对距离，这样轴承套在受压后就会紧紧的卡住滚珠，使其间的间隙减小为零，在风扇工作中，滚珠就不会有跳动，从而使磨损降至最小，保证风扇畅通且长久高速运转。
风冷散热设计及验算方案
风冷散热设计及验算方案12020年4月19日22020年4月19日风冷散热设计及验算方案一、散热器的选配1、选用散热器的依据电力半导体器件（以下简称器件）的耗散功率、热阻（结壳热阻与接触热阻之和）和冷却介质的入口温度等，是选用散热器的基本依据。
器件被应用在各种各样的工况，在选用散热器时应该正确识别散热器、绝缘件和紧固件的型号和含义，了解不同散热器的散热能力和范围。
一般，一种器件仅从参数看，可能有两、三种散热器都能满足要求，但应结合自己的应用情况，诸如：冷却、安装、通用互换和经济性来综合考虑选取一种最佳的散热器。
2、散热器选用计算方法散热器的配置目的，是必须保证它能将元件的热损耗有效地传导至周围环境，并使其热源即结点的温度不超过j T ，取环境温度a T ，用公式表示为：P Q < ‥…‥…‥…‥…①()/j a Q T T R =-‥…‥…②其中：P ，元件的损耗功率；Q ，耗散功率，散热结构的散热能力；32020年4月19日j T ，元件工作结温，即元件允许的最高工作温度极限，取j T =125°C ；a T ，环境温度，水冷时规定为35°C ，风冷时规定为40°C 。
R ，热阻，热量在媒质之间传递时，单位功耗所产生的温升； jc cs sa R R R R =++‥…‥…③jc R ，结点至管壳的热阻，Rjc 与元件的工艺水平和结构有很大关系由制造商给出，范围一般为 0.8～2.0 K/W ；cs R ，管壳至散热器的热阻，与管壳和散热器之间的填隙，介质接触面的粗糙度平面度以及安装的压力等密切相关，影响接触热阻的因素较多，迄今没有一个普遍适用的经验公式加以归纳，因此工程设计中都是根据实验或参考实测数据来选择接触热阻，表1为某些典型接触面的接触热阻值；sa R ，散热器至空气的热阻，是散热器选择的重要参数，它与材质材料的形状和表面积体积以及空气流速等参量有关。
风冷机组计算
风冷机组计算
风冷机组的计算涉及到多个参数，包括冷却负荷、冷却水温度、冷却水流量、环境温度、风量等。
1. 首先确定冷却负荷，可以根据所需冷却的设备功率、环境温度和所需温度差来计算。
常用的计算公式为：冷却负荷= 设备功率× 温度差。
2. 确定冷却水温度，一般情况下，冷却水温度与环境温度相等或略高一些。
可以根据需要的温度差和环境温度来确定。
3. 确定冷却水流量，可以根据冷却负荷和温度差来计算。
常用的计算公式为：冷却水流量 = 冷却负荷 / (
4.18 × 温度差)。
4. 确定风量，可以根据冷却水流量和冷却水温度来计算。
常用的计算公式为：风量 = 冷却水流量 / (1.2 × (冷却水温度 - 环境温度))。
风冷机组的计算主要涉及到冷却负荷、冷却水温度、冷却水流量和风量等参数的确定。
根据实际情况进行计算，可以选择合适的风冷机组，并满足冷却需求。
风冷散热设计及验算方案
风冷散热设计及验算方案一、散热器的选配1、选用散热器的依据电力半导体器件（以下简称器件）的耗散功率、热阻（结壳热阻与接触热阻之和）和冷却介质的入口温度等，是选用散热器的基本依据。
器件被应用在各种各样的工况，在选用散热器时应该正确识别散热器、绝缘件和紧固件的型号和含义，了解不同散热器的散热能力和范围。
通常，一种器件仅从参数看，可能有两、三种散热器都能满足要求，但应结合自己的应用情况，诸如：冷却、安装、通用互换和经济性来综合考虑选取一种最佳的散热器。
2、散热器选用计算方法散热器的配置目的，是必须保证它能将元件的热损耗有效地传导至周围环境，并使其热源即结点的温度不超过j T ，取环境温度a T ，用公式表示为：P Q < ‥…‥…‥…‥…① ()/j a Q T T R =-‥…‥…②其中：P ，元件的损耗功率；Q ，耗散功率，散热结构的散热能力；j T ，元件工作结温，即元件允许的最高工作温度极限，取j T =125°C ； a T ，环境温度，水冷时规定为35°C ，风冷时规定为40°C 。
R ，热阻，热量在媒质之间传递时，单位功耗所产生的温升； jc cs sa R R R R =++‥…‥…③jc R ，结点至管壳的热阻，Rjc 与元件的工艺水平和结构有很大关系由制造商给出，范围一般为 0.8～2.0 K/W ；cs R ，管壳至散热器的热阻，与管壳和散热器之间的填隙，介质接触面的粗糙度平面度以及安装的压力等密切相关，影响接触热阻的因素较多，迄今没有一个普遍适用的经验公式加以归纳，因此工程设计中都是根据实验或参考实测数据来选择接触热阻，表1为某些典型接触面的接触热阻值；sa R ，散热器至空气的热阻，是散热器选择的重要参数，它与材质材料的形状和表面积体积以及空气流速等参量有关。
综合①②③，得到：()/sa j a jc cs R T T P R R ⎡⎤<---⎣⎦‥…‥…④参见（JB/T9684-2000 电力半导体器件用散热器选用导则）根据④式计算的热阻值，如果选用标准散热器，则查询散热器标准（GB/T8446.1电力半导体器件用散热器），标准中热阻值与sa R 计算值相同，或小于又接近于计算值的散热器即为所选用的散热器；如果为非标准型散热器，需要厂家提供散热器的热阻，该热阻值应小于sa R （并且比较接近）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
风冷散热的设计及计算风冷散热原理：散热片的核心是同散热片底座紧密接触的，因此芯片表面发出的热量就会通过热传导传到散热片上，再由风扇转动所造成的气流将热量“吹走”，如此循环，便是处理器散热的简单过程。
散热片材料的比较：现在市面上的散热风扇所使用的散热片材料一般都是铝合金，只有极少数是使用其他材料。
学过物理的人应该都知道铝导热性并不是最好的，从效果来看最好的应该是银，接下来是纯铜，紧接着才会是铝。
但是前两种材料的价格比较贵，如果用来作散热片成本不好控制。
使用铝业也有很多优点，比如重量比较轻，可塑性比较好。
因此兼顾导热性和其他方面使用铝就成为了主要的散热材料。
不过我们使用的散热片没有百分之百纯铝的产品，因为纯铝太过柔软，如果想做成散热片一般都会加入少量的其他金属，成为铝合金(得到更好的硬度)。
风扇：单是有了一个好的散热片，而不加风扇，就算表面积再大，也没有用！因为无法同空气进行完全的流通，散热效果肯定会大打折扣。
从这个来看，风扇的效果有时甚至比散热片还重要。
假如没有好的风扇，则散热片表面积大的特点便无法充分展现出来。
挑选风扇的宗旨就是，风扇吹出来的风越强劲越好。
风扇吹出来的风力越强，空气流动的速度越快，散热效果同样也就越好。
要判断风扇是否够强劲，转速是一个重要的依据。
转速越快，风就越强，简单看功率的大小。
轴承：市面上用的轴承一般有两种，滚珠轴承和含油轴承，滚珠轴承比含油轴承好，声音小、寿命长。
但是滚珠轴承的设计比较难，其中一个工艺是预压，是指将滚珠固定到轴承套中的过程，这要求滚珠与轴承套表面结合紧密，没有间隙，以使钢珠磨损度最小。
通常在国内厂家轴承制造中，预压前上下轴承套是正对的，因为钢珠尺寸与轴承套尺寸肯定会存在一定误差，所以在预压受力后，滚珠同轴承套之间总有5—10微米的间隙，就是这个间隙，使得轴承的老化磨损程度大大增加，使用寿命缩短。
同样过程，在NSK公司的轴承制造中，预压时上下轴承套的会有一个5微米左右的相对距离，这样轴承套在受压后就会紧紧的卡住滚珠，使其间的间隙减小为零，在风扇工作中，滚珠就不会有跳动，从而使磨损降至最小，保证风扇畅通且长久高速运转。
强迫风冷设计当自然风冷不能解决问题时，需要用强迫空气冷却，即强迫风冷。
强迫风冷是利用风机进行鼓风或抽风，提高设备的空气流动速度，达到散热目的。
强迫风冷在中大功率的电子设备中应用广泛，因为它具有比自然风冷多几倍的热转移能力。
与其他形势强迫风冷比较有结构简单，费用低，维护简便等优点。
整机强迫风冷有两种形式：鼓风冷却和抽风冷却。
鼓风冷却特点是风压大，风量集中。
适用于单元内热量分布不均匀，风阻较大而元器件较多的情况。
当单元内风阻较大，需要单独冷却的元件和热敏元件较多，且各单元间热损相差有较大时，建议用凤管冷却，以便控制各单元风量的需要。
当旨在机柜底层具有风阻较大元件，中上层五热敏元件的情况下，建议用无风管形式来降低成本。
抽风冷却特点是风量大，风压小，风量分布比较均匀，在强迫风冷中应用更广泛。
他也可分为有管道和无管道两种情况。
对无管道的机框抽风，整个机框相当于一个大风管，要求机柜四周密封好，侧壁也不应开空，只允许有进出风口，考虑热空气上升，抽风机常装在机框上部或顶部，出风口面对大气，进风口装在机柜底部，这种无管道风冷方式常用于机柜内各元件冷却表面风阻较小的设备。
对于在气流上升部位又热敏元件或不耐热元件则要必须用风管使气流弊开，并沿需要的方向流动，其进风口通常在机框侧面，出风口在机柜顶部。
对某些发热较大的功率管，整流管等器件可以单独风冷或用管道风冷。
由于在强迫风冷时灰尘，油雾，水蒸气和烟等会被气流带进设备而滋生内部污染，以及如何提高制冷效果等，因此，在进行强迫风冷设计时，应遵循以下基本要求；1.强迫空气的流动方向应于自然对流空气的流动方向尽量一致。
2.在气流通道上，应尽量减小阻力，并避免大型元器件阻塞奇六。
要将气流合理分配给给单元和元器件。
3.要合理排列元器件，应尽可能把不发热与发热小的和耐热性能低的及热敏的元件排在冷空气的上游（靠近进风口），其余元件尽量按他们的温度高低以递增的顺序排列，对那些发热量大而导热性差的器件必须暴露在冷却空气中，必要时进行单独冷却。
4.在不影响电性能的前提下，将发热量大的元器件集中在一起排列，并与其他元器件热绝缘，这样可以减少风量，风压，而减少风机功率。
5.赠机通风系统的近出风口应尽量远离，要避免气流短路，且入口空气温度与出口温度之差一般不要超过14度。
6.用于冷却电子设备内部元器件的空气，必须经过过滤，要安装防尘口。
7.在湿热环境下，为避免潮湿空气对元器件直接影响，可采用空芯印制板组装结构。
8.为保证通风系统安全可靠工作，必要时要在冷却系统中社控制保护装置。
9.应尽量减少强迫风冷系统的气流噪声和风机的噪声。
10.通风孔应满足电磁兼容性及安全性要求。
11.在一些大型电子设备中为提高电子线路对电磁干扰的屏蔽能力常将多块印制板在一个用金属板构成的密封小盒内，让元件产生的热量通过盒内的对流，传导，和辐射传给盒壁，再有盒壁传给冷却空气把热量散掉。
12.当机柜或机箱内有多块印制板平行排列时，印制板的间距不宜相差太大，否则，气流将直接从间距大的地方流过，而降低对其印制板的冷却效果。
13.再强迫风冷冷却的设计中，正确选择风机很重要。
风机有离心式和轴流式，其中离心式风机特点是风压高，风量集中，风量小；轴流式风机是风压小，风量大。
选择风机时要根据空气流量，风压大小，风道的阻力特性，体积，重量和噪声等等进行综合分析。
有关强迫风冷方面的一些看法：1、风机的先择：选择风机时，应考虑的因素包括：风量，风压，效率，空气流速，系统或风道的阻力特性，应用环境条件，噪声，以及体积，重量等，其中风量和风压是主要参数，要求风量大，风压低的设备，尽量采用軸流式风机，(反之，则选用离心式风机)；所选风机的风量或风压不能满足要求时，可以采用串联或并联的方式来满足要求。
2、风机的安装：A, 外壳进风孔（或出风孔）的总面积要不小于风机总的通风面积；B,风机不论是抽风还是鼓风，安装时都最好不要直接贴装在开孔的钣金上；3、风道的设计：风道要短而直，拐弯要少；在结构尺寸不受影响时，增大风道面积可减小压力损失，同时可降低风机的噪声；当风道进口需要安装防尘时，在防尘的效果和流体阻力之间要权衡；元件应按叉排列方式，这样可以提高气流的紊流程度，增强散热能力。
风路设计方法v 自然冷却的风路设计Ø设计要点ü机柜的后门(面板)不须开通风口。
ü底部或侧面不能漏风。
ü应保证模块后端与机柜后面门之间有足够的空间。
ü机柜上部的监控及配电不能阻塞风道，应保证上下具有大致相等的空间。
ü对散热器采用直齿的结构,模块放在机柜机架上后,应保证散热器垂直放置,即齿槽应垂直于水平面。
对散热器采用斜齿的结构,除每个模块机箱前面板应开通风口外,在机柜的前面板也应开通风口。
风路设计方法v 自然冷却的风路设计Ø设计案例风路设计方法v 自然冷却的风路设计Ø典型的自然冷机柜风道结构形式风路设计方法v 强迫冷却的风路设计Ø设计要点ü如果发热分布均匀，元器件的间距应均匀，以使风均匀流过每一个发热源. ü如果发热分布不均匀，在发热量大的区域元器件应稀疏排列，而发热量小的区域元器件布局应稍密些，或加导流条，以使风能有效的流到关键发热器件。
ü如果风扇同时冷却散热器及模块内部的其它发热器件，应在模块内部采用阻流方法，使大部分的风量流入散热器。
ü进风口的结构设计原则：一方面尽量使其对气流的阻力最小，另一方面要考虑防尘，需综合考虑二者的影响。
ü风道的设计原则风道尽可能短，缩短管道长度可以降低风道阻力；尽可能采用直的锥形风道，直管加工容易，局部阻力小；风道的截面尺寸和出口形状，风道的截面尺寸最好和风扇的出口一致，以避免因变换截面而增加阻力损失，截面形状可为园形，也可以是正方形或长方形；风路设计方法v 强迫冷却的风路设计Ø典型结构风路设计方法v 强迫冷却的风路设计Ø电源系统典型的风道结构-吹风方式风路设计方法热设计的基础理论v 自然对流换热Ø大空间的自然对流换热Nu=C(Gr.Pr)n.定性温度：tm=(tf+tw)/2定型尺寸按及指数按下表选取散热器的设计方法v 散热器冷却方式的判据Ø对通风条件较好的场合：散热器表面的热流密度小于0.039W/cm2，可采用自然风冷。
Ø对通风条件较恶劣的场合：散热器表面的热流密度小于0.024W/cm2，可采用自然风冷。
v 散热器强迫风冷方式的判据Ø对通风条件较好的场合，散热器表面的热流密度大于0.039W/cm2而小于0.078W/cm2，必须采用强迫风冷。
Ø对通风条件较恶劣的场合：散热器表面的热流密度大于0.024W/cm2而小于0.078W/cm2，必须采用强迫风冷。
散热器的设计方法v 散热器设计的步骤通常散热器的设计分为三步1:根据相关约束条件设计处轮廓图。
2:根据散热器的相关设计准则对散热器齿厚、齿的形状、齿间距、基板厚度进行优化。
3:进行校核计算。
散热器的设计方法v 自然冷却散热器的设计方法Ø考虑到自然冷却时温度边界层较厚，如果齿间距太小，两个齿的热边界层易交叉，影响齿表面的对流，所以一般情况下，建议自然冷却的散热器齿间距大于12mm，如果散热器齿高低于10mm，可按齿间距≥1.2倍齿高来确定散热器的齿间距。
Ø自然冷却散热器表面的换热能力较弱，在散热齿表面增加波纹不会对自然对流效果产生太大的影响，所以建议散热齿表面不加波纹齿。
Ø自然对流的散热器表面一般采用发黑处理，以增大散热表面的辐射系数，强化辐射换热。
Ø由于自然对流达到热平衡的时间较长，所以自然对流散热器的基板及齿厚应足够，以抗击瞬时热负荷的冲击，建议大于5mm以上。
散热器的设计方法v 强迫冷却散热器的设计方法Ø在散热器表面加波纹齿，波纹齿的深度一般应小于0.5mm。
Ø增加散热器的齿片数。
目前国际上先进的挤压设备及工艺已能够达到23的高宽比，国内目前高宽比最大只能达到8。
对能够提供足够的集中风冷的场合，建议采用低温真空钎焊成型的冷板，其齿间距最小可到2mm。
Ø采用针状齿的设计方式，增加流体的扰动，提高散热齿间的对流换热系数。
Ø当风速大于1m/s(200CFM)时，可完全忽略浮升力对表面换热的影响。
散热器的设计方法v 在一定冷却条件下，所需散热器的体积热阻大小的选取方法散热器的设计方法v 在一定的冷却体积及流向长度下，确定散热器齿片最佳间距的大小的方法散热器的设计方法v 不同形状、不同的成型方法的散热器的传热效率比较散热器的设计方法v 散热器的相似准则数及其应用方法v 机箱的热设计计算Ø密封机箱WT=1.86(Ss+4St/3+2Sb/2)Δt 1.25+4σεTm3ΔTØ对通风机箱WT=1.86(Ss+4St/3+2Sb/2)Δt 1.25+4σεTm3ΔT+1000uAΔTØ对强迫通风机箱WT=1.86(Ss+4St/3+2Sb/2)Δt 1.25+4σεTm3ΔT+ 1000QfΔT热设计的计算方法热设计的计算方法v 自然冷却时进风口面积的计算在机柜的前面板上开各种形式的通风孔或百叶窗，以增加空气对流，进风口的面积大小按下式计算：Sin=Q/(7.4×10-5 H×Δt 1.5)s-通风口面积的大小，cm2Q-机柜内总的散热量，WH-机柜的高度，cm，约模块高度的1.5-1.8倍，Δt=t2-t1－内部空气t2与外部空气温度t1之差，℃出风口面积为进风口面积的1.5-2倍热设计的计算方法v 强迫风冷出风口面积的计算Ø模块有风扇端的通风面积:Sfan=0.785(φin2－φhub2)无风扇端的通风面积S=(1.1-1.5) SfanØ系统在后面板(后门)上与模块层对应的位置开通风口，通风口的面积大小应为：S＝(1.5-2.0)(N×S模块)N---每层模块的总数S模块---每一个模块的进风面积v 实际冷却风量的计算方法q`=Q/(0.335△T)q`---实际所需的风量，M3/hQ----散热量，W△T-- 空气的温升，℃，一般为10－15℃。