电子设备散热基础知识_昂纳(行业相关)

熱對流
熱輻射
Heat sink PCB 熱對流
CPU
熱傳導 熱傳導 熱輻射
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1.热传导（ Heat Conduction ）
导热过程中传递的热量按照Fourier导热 定律计算： Q=λA(Th-Tc)/x
其中： A 为与热量传递方向垂直的面积，单位为m2; Th 与Tc 分别为高温与低温面的温度， x为两个面之间的距离，单位为m。 λ为材料的导热系数，单位为W/(m℃）
根据流动的起因不同，对流换热可以分为强制对流换热 和自然对流换热两类。前者是由于泵、风机或其他外部动力 源所造成的，而后者通常是由于流体自身温度场的不均匀性 造成不均匀的密度场，由此产生的浮升力成为运动的动力。
机柜中通常采用的风扇冷却散热就是最典型的强制对流 换热。
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对流换热的热量按照牛顿冷却定律计算：
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黑度（Emissivity ）
Surface
Aluminum Commercial sheet（工业薄板） Aluminum Anodized（阳极氧化） Black Epoxy Paint（黑漆） Brass Polished（磨光黄铜） Cotton Cloth（棉布）
Copper heated and covered with thick oxide layer Copper Polished（磨光纯铜） Glass
t
Q=hA(Tw-Tair)
tw 固体表面温度
其中：
Φ
v
A 为与热量传递方向垂直的面积，单位为m2 ; Tw 与Tair 分别为固体壁面与流体的温度，
tf 流体温度
h是对流换热系数：
x
自然对流时换热系数在1～10W/(℃*m2)量级，实际应用时一般不会超过
3～5W/(℃*m2)；
强制对流时换热系数在10～100W/(℃*m2)量级，实际应用时一般不会超过
k (insulation) = 0.20 W/m-C k (wood) = 0.80 W/m-C
q= kA dT /L
Across insulation:
qins = (0.20)(40)(25 - T)/0.076
(1)
= 2631.6 -105.3 T
(2)
Across wood:
qwood = (0.80)(40)(T - 4)/0.019 = 1684.2 T - 6736.8
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导热系数（ Thermal Conductivity ）
Material
Diamond Silver Copper Gold Brass Aluminum Iron Steel Lead Mercury Ice Glass Concrete Water at 20°C Asbestos
(4)
T = 5.235 C
(5)
q= qwood = qins
(6)
q= 1684.2 (5.235) - 6736.8 = 2080 W (7)
q= 2631.6 - 105.3 (5.235) = 2080 W (8)
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2.热对流（ Heat Convection ）
对流换热是指运动着的流体流经温度与之不同的固体表 面时与固体表面之间发生的热量交换过程，这是电子设备散 热中中应用最广的一种换热方式。
磨光的铝表面的黑度为0.04, 氧化的铝表面的黑度为0.3， 油漆表面的黑度达到0.8， 雪的黑度为0.8。
塑料外壳表面喷漆，PWB表面会涂敷绿油，表面黑度都可以达到0.8，这些 都有利于辐射散热。对于电子设备金属外壳，常可以进行一些表面处理来提高黑 度，强化散热，例如表面阳极氧化处理，喷砂等。
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热量传递的三种基本方式：传导、对流和辐射
电子设备冷却过程中通常三种散热方式同时存在，同时发生
Fourier导热公式：Q=λA(Th-Tc)/x Newton对流换热公式：Q=αA(Tw-Tair) 辐射4次方定律：Q=5.67e-8εA(Th4-Tc4)
其中λ、α 、ε分别为导热系数，对流换热系数及表面的辐射率，A是换热面积
电子设备散热基础知识
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提纲
一、散热基础知识
热量传递的三种基本方式 热阻的概念
二、散热器介绍
散热鳍片设计 激光器散热方案分析
三、热传界面材料介绍
导热硅脂及导热垫详细介绍
四、热管，风扇基础知识 五、散热测试仪器介绍 六、仿真介绍以及散热发展趋势 七、散热设计实例
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一、散热基础知识
30W/(℃*m2）。
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3.热辐射（ Heat Radiation ）ห้องสมุดไป่ตู้
辐射是通过电磁波来传递能量的过程，两个物体之间通过热辐射传递热量称 为辐射换热。物体的辐射计算公式为：
E＝5.67e-8εT4 物体表面之间的热辐射计算是极为复杂的，ε是表面的黑度或发射率，该值 取决于物质种类，表面温度和表面状况，与外界条件无关，也与颜色无关。
Heat is like a fluid: whatever flows through the
insulation must also flow through the wood:
qwood = qins 1684.2 T - 6736.8 = 2631.6 -105.3 T (3)
1789.5 T = 9368.4
Thermal conductivity (W/m*K)
1000 406.0 385.0 314 109.0 205.0 79.5 50.2 34.7
8.3 1.6 0.8 0.8 0.6 0.08
Material
Fiberglass Brick,insulating Brick, red Cork board Wool felt Rock wool Polystyrene Polyurethane Wood Air at 0°C Helium (20°C) Hydrogen(20°C) Nitrogen(20°C) Oxygen(20°C) Silica aerogel
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Thermal conductivity (W/m*K)
0.04 0.15 0.6 0.04 0.04 0.04 0.033 0.02 0.12-0.04 0.024 0.138 0.172 0.0234 0.0238 0.003
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特备参考
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Heat Conduction 应用案例