平板散热器热分析及计算(2)

2019-09-01 09:29

Rc?1/8.11?10?4?23.5?52.5(℃/W) 计算辐射热阻:

hr?5.67?10?12?273?118???273?40?/?118?40?

44???? ?0.001

所以: Rh?1/(0.4?0.001?23.5) ?106.4(℃/W) 总热阻为: R?Rjc?Rch?Rd?RcRh

Rc?Rh52.5?106.4

52.5?106.4 ?2.0?1.2?0.033? ?38.4(℃/W)

则允许通过的最大功率为:Pmax??T/R?85/38.4?2.214(W) 可以算得: Th?40?2.214?35.15?118℃

此时得到的散热器表面平均温度与定性温度完全一样,我们就认为该温度为真实温度。 现在来讨论第二种情况强迫风冷:

在此只是Rc和Rh的值需要重新计算外,别的都与第一种情况相同;

先计算Rc,取散热器的平均温度Th?100℃,则Tp??100?40?/2?70℃,所以空气的物理特性参数: a?0.286cm/s

k?2.96?10W/?cm??C?

?42 Pr?0.694

设空气的流速: V=5m/S=500cm/S 特征尺寸取散热器的长: P=L=2cm

计算其雷诺数为: Re?VP/a

?500?2/0.286 ?3.5?10

由热设计的基本原理:当Re?3.5?103?105,Pr?0.694?0.6时 Nu?0.664?Re?所以: Nu?0.6643.5?103 ?34.8 所以: hc?2.96?10?431/2?Pr?1/3

1/3???0.694?1/2

?34.8/2.0

?51.5?10

6

?4

因: Rc?1/?hc?As?

即: Rc?1/51.5?10?4?23.5?8.26(℃/W) 再计算辐射换热系数:

hr?5.67?10?12?273?100???273?40?/?100?40?

44???? ?0.000922

?23.5) 所以热阻: Rh?1/(0.4?0.000922 ?115.4(℃/W) 总热阻为: R?Rjc?Rch?Rd?RcRh

Rc?Rh8.26?115.4

8.26?115.4 ?2.0?1.2?0.033? ?10.94(℃/W)

则允许通过的最大功率为:Pmax??T/R?85/10.94?7.77(W) 可以算得: Th?40?7.77?7.7?99.8℃

该值Th?99.8℃为计算值与预定Th?100℃非常的接近,我们可不必再次进行迭代计算,最后取Th?99.8?100℃为确定的值。

分析结论

由以上分析平板散热器系统的总热阻可知,对于接触热阻我们可提高接触压力,提高接触表面的粗糙度,用导热率比较高的物质填充接触处的空气隙等方式来减小接触热阻;在改善辐射热阻方面可提高散热器表面的黑度来达到减小辐射热阻的目的;改善对流热阻时则需变短传热路径,增大散热面积,甚至改变对流方式来减小对流热阻;减小以上三个方面的热阻则减小系统总热阻,提高散热系统的散热能力。

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