空调室外机元器件散热的热设计研究

２ 传热学理论
传热学其实就是将发热体产生的热量经散热体 快速传至系统外，以保证整个系统运行的稳定性。 其中发热体产生的热量主要以热传导、热对流以及 热辐射 ３种基本方式传递到周围环境［１］［２］。 （１） 热传导
物质分子、原子及自由电子等微观粒子通过其 热运动使得物体的热量从高温部分传递到低温部 分。导热过程中传递的热量按照 Ｆｏｕｒｉｅｒ导热定律 计算：
Ｑ＝λ·Ａｄ·ΔＴ 式 中 Ｑ 是 热 量， Ｗ； λ是 导 热 系 数， Ｗ／ｍ ·℃；Ａ是沿 传 热 路 径 的 横 截 面 积， ｍ２； ΔＴ是 热 源与低温区的温度差，℃；ｄ是传热距离，ｍ。 （２） 热对流 流体流过一个物体表面时流体与物体表面 间 的热量传递过程。热对流过程传递的热量按照牛顿 冷却定律计算。 Φ ＝ｈ·Ａ·ΔＴ 式中 Ｑ是热量，Ｗ；ｈ是对流换热系数，Ｗ／ ｍ２·℃；Ａ是固体壁面换热面积，ｍ２；ΔＴ是流体 与固体的温差，℃。 （３） 热辐射 辐射换热指的是物体之间互相辐射和吸收热能 的综合效果。辐射热量可由斯蒂芬 －玻尔兹曼定律 来计算。 Ｑ＝εσ０ＡＴ４ 式中 ε是物体的表面黑度；σ０ 是斯蒂芬玻尔 兹曼 常 数，５６７×１０－８Ｗ／（ｍ２Ｋ）；Ａ是 辐 射 面 积，ｍ２；Ｔ是物体表面热力学温度，Ｋ；
第 １期２（０第１９３８年卷３总月１４６期） 制 冷
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文章编号：ＩＳＳＮ１００５－９１８０（２０１９）０１－００１３－０６
空调室外机元器件散热的热设计研究
李树云，彭光前，吴俊鸿
（珠海格力电器股份有限公司，珠海 ５１９０７０）
［摘要］ 为了降低空调室外机电子元器件的温度，运用热分析软件对空调室外机进行温度场模拟。根据元 器件所处空间内的温度分布，提出在室外机隔板上增开引风孔的方案，与隔板上不增加引风孔方案相比，新 方案提升了气流流动，很好的降低了元器件温度，元器件温度平均降低 １２３℃。最后对新方案进行实验验 证，结果表明仿真的有效性和可靠性。 ［关键词］ 空调；隔板；引风孔；元器件；散热 ［中图分类号］ ＴＭ９２５１ ［文献标示码］ Ａ ｄｏｉ：１０３９６９／ＪＩＳＳＮ１００５－９１８０２０１９０１００３
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ＲＥＦＲＩＧＥＲＡＴＩＯＮ Ｎｏ．１，２０１９
（Ｖｏｌ３８ ＴｏｔａｌＮｏ．１４６）
升，导致空调制冷能力下降，严重时会出现频繁的 死机或无法 正 常 开 机 的 现 象［５］。 因 此， 为 了 提 高 空调在高外环温下的制冷能力和可靠性，降低元器 件温度显得尤为重要。
ＴｈｅｒｍａｌＤｅｓｉｇｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＨｅａｔＤｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｆｏｒＡｉｒＣｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒＯｕｔｄｏｏｒＵｎｉｔ
ＬＩＳｈｕｙｕｎ，ＰＥＮＧＧｕａｎｇｑｉａｎ，ＷＵＪｕｎｈｏｎｇ
（ＧｒｅｅＥｌｅｃｔｒｉｃＡｐｐｌｉａｎｃｅｓ，ＩｎｃｏｆＺｈｕｈａｉ，Ｚｈｕｈａｉ５１９０７０，Ｃｈｉｎａ）
对于家用空调室外机来讲，其在高外环温运行 时，电器盒中的元器件均会产生较多热量，若热量 不能快速的散去，就会造成元器件的温度不断上
收稿日期：２０１８－１１－２２ 作者简介：李树云 （１９８８－），男，硕士，工程师，研究方向：风机风道优化设计、热设计优化。Ｅ－ｍａｉｌ：５２４０８７４３３＠ｑｑｃｏｍ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｏｆａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒｏｕｔｄｏｏｒｕｎｉｔ，Ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌａｎａｌｙｓｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｆｏｒａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒｏｕｔｄｏｏｒｕｎｉｔＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉ ｂｕｔｉｏｎｉｎｔｈｅｓｐａｃｅｗｈｅｒｅｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｗａｓｌｏｃａｔｅｄ，ａｓｃｈｅｍｅｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｈａｔｔｈｅｏｐｅｎｉｎｇｗａｓａｄｄｅｄｔｏｔｈｅｂｕｌｋ ｈｅａｄｏｆｔｈｅａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒｏｕｔｄｏｏｒｕｎｉｔ，ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｂｕｌｋｈｅａｄｗｉｔｈｏｕｔｏｐｅｎｉｎｇｓｃｈｅｍｅ，Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ ｔｈｅｎｅｗｓｃｈｅｍｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｈｅａｉｒｆｌｏｗａｎｄｒｅｄｕｃｅｄｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｗｅｌｌ，ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｅｌｅｃ ｔｒｉｃａｌｗａｓｒｅｄｕｃｅｄｂｙ１２３℃ ｏｎａｖｅｒａｇｅＦｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｎｅｗｓｃｈｅｍｅｗｅｒｅｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｓｖａｌｉｄａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ；Ｂｕｌｋｈｅａｄ；Ｏｐｅｎｉｎｇ；Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ；Ｈｅａｔｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ
１ 引言
随着电子技术的迅速发展，电子器件的应用遍 布各个领域，同时电子器件尺寸的不断减小、频率 和集成度的提高，导致电子单位面积的功率不断增 加，进而 导 致 电 子 器 件 过 热 问 题 越 来 越 突 出［１］。 实验与研究表明，电子元器件的性能对温度十分敏
感，随着温度升高，电子元器件的失效率呈指数增 长趋势，环境温度每升高 １０℃，系统可靠性将降 低 ５０％。据统计，超过 ５５％的电子元器件及电子 设备的失效是由于温度过高引起的 。 ［２－４］
针对某款空调室外机压缩机腔内的元器件温度 过高的问题，本文利用传热理论和热仿真软件，分 析该款空调压缩机腔内的元器件温度过高的原因， 并提出了一种较好的解决方案，达到降低元器件温 度和提升产品的竞争力的目的。
２ 数学模型构建
２１ 几何模型建立 如图 ２－１是空调室外机模型的俯视图，模型
右侧蓝线框内为空调室外机的压缩机腔，在压缩机 腔顶部安装有电器盒 （图中黄色），电器盒内有元 器件，元器件分布如图 ２－２所示。