換熱器原理與設(shè)計電子設(shè)備的自然冷卻設(shè)計PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1 換熱器原理與設(shè)計電子設(shè)備的自然冷卻換熱器原理與設(shè)計電子設(shè)備的自然冷卻 設(shè)計設(shè)計 自然冷卻用印制板的選取自然冷卻用印制板的選取 適用于電子設(shè)備的印制板的品種較多，為了提高其傳熱（導(dǎo)適用于電子設(shè)備的印制板的品種較多，為了提高其傳熱（導(dǎo) 熱）性能，目前常用的有以下幾種熱）性能，目前常用的有以下幾種散熱印制線路板散熱印制線路板。 在印制線路板上敷有導(dǎo)熱金屬板的在印制線路板上敷有導(dǎo)熱金屬板的導(dǎo)熱板式散熱印制導(dǎo)熱板式散熱印制 板板 在印制線路板上敷有金屬導(dǎo)熱條的在印制線路板上敷有金屬導(dǎo)熱條的導(dǎo)熱條式散熱印制導(dǎo)熱條式散熱印制 板板 在印制線路板中間夾有導(dǎo)熱金屬芯的在印制線路板中間夾有導(dǎo)熱金屬芯的金

2、屬夾芯式散熱金屬夾芯式散熱 印制板印制板 第1頁/共46頁 5.2印制板上電子元器件的熱安裝技術(shù)印制板上電子元器件的熱安裝技術(shù) 安裝在印制板上的元器件的冷卻，安裝在印制板上的元器件的冷卻，主要依靠導(dǎo)熱提供一條從主要依靠導(dǎo)熱提供一條從 元器件到印制板及機(jī)箱側(cè)壁的低熱阻路徑元器件到印制板及機(jī)箱側(cè)壁的低熱阻路徑。元器件與散熱印制。元器件與散熱印制 板的安裝形式如下圖所示。豎直放置、平行排列。板的安裝形式如下圖所示。豎直放置、平行排列。 第2頁/共46頁 印制板的合理間距印制板的合理間距 對于對稱的對于對稱的等溫豎直平行平板等溫豎直平行平板，實驗結(jié)果表明，兩平板的，實驗結(jié)果表明，兩平板的 最佳間距為最

3、佳間距為： 1/4 2.714/ opt bP 式中：式中：P cp 比定壓熱容，比定壓熱容，kJ/(kg)； 空氣平均密度，空氣平均密度，kg/m3； g 重力加速度，重力加速度，m/s2； V 體積膨脹系數(shù)，體積膨脹系數(shù)，-1； ； t 板與空氣的溫差， 板與空氣的溫差，； 空氣的動力粘度，空氣的動力粘度，Pas； 空氣的導(dǎo)熱系數(shù)，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m)。 2 Vp cgtL L板高度，米板高度，米 第3頁/共46頁 其它情況的其它情況的最佳間距最佳間距值如下表所示。值如下表所示。 第4頁/共46頁 對于依靠自然通風(fēng)散熱的印制板，為提高它的散熱效果對于依靠自然通風(fēng)散熱的印制板，為提高它

4、的散熱效果 ，應(yīng)考慮，應(yīng)考慮氣流流向的合理性氣流流向的合理性。 對于一般規(guī)格的印制板，對于一般規(guī)格的印制板，豎直放置時的表面溫升較水平豎直放置時的表面溫升較水平 放置時小放置時小。 豎直安裝的印制電路板，豎直安裝的印制電路板，最小間距應(yīng)為最小間距應(yīng)為19mm，以防止以防止 自然流動的自然流動的收縮和阻塞收縮和阻塞。 上述間距下，上述間距下，在在71的環(huán)境中的環(huán)境中，對于小型印制電路板，對于小型印制電路板 上熱流密度為上熱流密度為0.0155W/cm2的組件，其表面溫度約為的組件，其表面溫度約為 100（即溫升約為（即溫升約為30）。 自然對流冷卻印制電路板耗散功率的許用值為：自然對流冷卻印制電

5、路板耗散功率的許用值為： 0.0155W/cm2 。 第5頁/共46頁 n*tD)*L*(2tA 第6頁/共46頁 第7頁/共46頁 5.5 電子設(shè)備機(jī)柜和機(jī)殼的設(shè) 計 采用自然冷卻的電子設(shè)備外殼可作為氣流通道。下圖所示是電子采用自然冷卻的電子設(shè)備外殼可作為氣流通道。下圖所示是電子 設(shè)備自然散熱的路徑?？梢钥闯鲈O(shè)備自然散熱的路徑?？梢钥闯鰴C(jī)殼是接受設(shè)備內(nèi)部熱量機(jī)殼是接受設(shè)備內(nèi)部熱量，并將其，并將其 散發(fā)到周圍環(huán)境中去的一個重要組成部分，故散發(fā)到周圍環(huán)境中去的一個重要組成部分，故機(jī)殼結(jié)構(gòu)對電子設(shè)備機(jī)殼結(jié)構(gòu)對電子設(shè)備 的自然冷卻顯得格外重要。的自然冷卻顯得格外重要。 第8頁/共46頁 機(jī)殼表面的最

6、大熱流密度不得超過機(jī)殼表面的最大熱流密度不得超過0.039W/cm0.039W/cm2 2。機(jī)柜。機(jī)柜 表面溫度不得高于周圍環(huán)境溫度（機(jī)房）表面溫度不得高于周圍環(huán)境溫度（機(jī)房）1010。 外殼必須與底座和支架有良好的外殼必須與底座和支架有良好的導(dǎo)熱連接導(dǎo)熱連接。熱路中的熱路中的 大部分熱阻存在于接合交界面處大部分熱阻存在于接合交界面處。所有金屬間的接觸。所有金屬間的接觸 面必須面必須清潔、光滑清潔、光滑，并且，并且接觸面積應(yīng)盡可能大接觸面積應(yīng)盡可能大，且應(yīng)，且應(yīng) 有足夠的有足夠的接觸壓力接觸壓力。 第9頁/共46頁 鋁材鉚接界面處的熱阻與金屬厚度和鉚釘面積有關(guān)，鋁材鉚接界面處的熱阻與金屬厚度和

7、鉚釘面積有關(guān)， 其熱阻值為其熱阻值為6.456.4525.8cm25.8cm2 2/W/W。金屬厚度以。金屬厚度以0.250.25 0.5cm0.5cm為宜為宜。 機(jī)殼開孔的大小應(yīng)與冷卻空氣進(jìn)、出流速相適應(yīng)，且機(jī)殼開孔的大小應(yīng)與冷卻空氣進(jìn)、出流速相適應(yīng)，且 壓降應(yīng)小于熱空氣的浮升壓力壓降應(yīng)小于熱空氣的浮升壓力。進(jìn)氣孔的。進(jìn)氣孔的總面積總面積可按可按 下式計算：下式計算： 0 030.51.5 2.4 10 A Ht 式中：式中：A0 進(jìn)風(fēng)孔面積，進(jìn)風(fēng)孔面積，cm2； 0 通風(fēng)孔應(yīng)散熱流量，通風(fēng)孔應(yīng)散熱流量，W； H 自然冷卻設(shè)備機(jī)箱高度，自然冷卻設(shè)備機(jī)箱高度，cm； t =t2 t1 ； t2

8、 設(shè)備內(nèi)部空氣溫度，設(shè)備內(nèi)部空氣溫度，； t1 設(shè)備外部周圍環(huán)境溫度。設(shè)備外部周圍環(huán)境溫度。 第10頁/共46頁 通風(fēng)孔的布置原則應(yīng)使通風(fēng)孔的布置原則應(yīng)使進(jìn)、出風(fēng)孔盡量遠(yuǎn)離進(jìn)、出風(fēng)孔盡量遠(yuǎn)離，進(jìn)風(fēng)，進(jìn)風(fēng) 孔應(yīng)開在機(jī)箱的孔應(yīng)開在機(jī)箱的下端接近底板處下端接近底板處，出風(fēng)口則應(yīng)開在，出風(fēng)口則應(yīng)開在 機(jī)箱側(cè)機(jī)箱側(cè)上端接近頂板處上端接近頂板處。通風(fēng)孔的形狀、大小可根通風(fēng)孔的形狀、大小可根 據(jù)設(shè)備應(yīng)用場所、電磁兼容性及可靠性要求進(jìn)行選據(jù)設(shè)備應(yīng)用場所、電磁兼容性及可靠性要求進(jìn)行選 擇、布置。擇、布置。 機(jī)箱（或機(jī)殼）內(nèi)、外表面涂漆，在靠近發(fā)熱元件的機(jī)箱（或機(jī)殼）內(nèi)、外表面涂漆，在靠近發(fā)熱元件的 機(jī)殼頂部、底

9、部或兩側(cè)開通風(fēng)孔機(jī)殼頂部、底部或兩側(cè)開通風(fēng)孔等，均能降低內(nèi)部器等，均能降低內(nèi)部器 件的溫度件的溫度。 第11頁/共46頁 2.2 通風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī) 2.3 系統(tǒng)壓力損失及計算系統(tǒng)壓力損失及計算 2.4 強(qiáng)迫空氣冷卻系統(tǒng)的設(shè)計強(qiáng)迫空氣冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 2.5 通風(fēng)管道的設(shè)計通風(fēng)管道的設(shè)計 2.6 強(qiáng)迫空氣冷卻的機(jī)箱和機(jī)柜設(shè)計強(qiáng)迫空氣冷卻的機(jī)箱和機(jī)柜設(shè)計 第12頁/共46頁 2.1 強(qiáng)迫空氣冷卻的熱計算 強(qiáng)迫空氣冷卻換熱計算的難點在于固體壁面和空氣之間對強(qiáng)迫空氣冷卻換熱計算的難點在于固體壁面和空氣之間對 流流換熱系數(shù)換熱系數(shù)的確定。的確定。 對流換熱系數(shù)的大小與流體流動的對流換熱系數(shù)的大小與流體流動的狀

10、態(tài)狀態(tài)（層流或紊流）、（層流或紊流）、 流體的流體的物性參數(shù)物性參數(shù)、換熱面的、換熱面的幾何形狀幾何形狀和和位置位置等有關(guān)。等有關(guān)。 判斷流體流動狀態(tài)的準(zhǔn)則是雷諾數(shù)判斷流體流動狀態(tài)的準(zhǔn)則是雷諾數(shù)ReRe。對于管內(nèi)流動，當(dāng)。對于管內(nèi)流動，當(dāng) Re2200Re2200時，流動屬層流；當(dāng)時，流動屬層流；當(dāng)ReRe10104 4時，流動屬紊流；時，流動屬紊流； 中間值時流動屬層流向紊流過渡的過渡狀態(tài)。中間值時流動屬層流向紊流過渡的過渡狀態(tài)。 第13頁/共46頁 一、環(huán)境的影響一、環(huán)境的影響 環(huán)境通過對空氣物理特性的影響來改變強(qiáng)迫對流換熱過程。環(huán)境通過對空氣物理特性的影響來改變強(qiáng)迫對流換熱過程。 空氣的

11、導(dǎo)熱系數(shù)、粘度、比熱及密度等均隨環(huán)境條件而變化?？諝獾膶?dǎo)熱系數(shù)、粘度、比熱及密度等均隨環(huán)境條件而變化。 空氣的導(dǎo)熱系數(shù)一般不受壓力的影響，只有當(dāng)壓力低于空氣的導(dǎo)熱系數(shù)一般不受壓力的影響，只有當(dāng)壓力低于 1360Pa1360Pa時，導(dǎo)熱系數(shù)隨壓力降低而降低。導(dǎo)熱系數(shù)也隨溫時，導(dǎo)熱系數(shù)隨壓力降低而降低。導(dǎo)熱系數(shù)也隨溫 度的降低而降低。度的降低而降低。 空氣的動力粘度空氣的動力粘度隨溫度的升高而增大，而不受壓力的隨溫度的升高而增大，而不受壓力的 影響。影響。 干燥空氣的密度可由下式計算干燥空氣的密度可由下式計算： 1 5 273 1.293 2731.013 10 P t 式中：式中： 空氣密度，空

12、氣密度，kg/m3； t 溫度，溫度，； P1 使用大氣壓力，使用大氣壓力，Pa。 第14頁/共46頁 二、空氣吸收的熱流量和質(zhì)量流量二、空氣吸收的熱流量和質(zhì)量流量 空氣吸收的熱量可用下式計算：空氣吸收的熱量可用下式計算： mp q ct 式中：式中： 空氣吸收的熱流量，空氣吸收的熱流量，W； qm 空氣的質(zhì)量流量，空氣的質(zhì)量流量，kg/s； cp 定壓比熱，定壓比熱，J/(kg)； t 空氣的溫升，空氣的溫升，。 空氣的質(zhì)量流量由下式計算：空氣的質(zhì)量流量由下式計算： mV qq 式中：式中： qm 空氣的體積流量，空氣的體積流量，m3/s； 空氣密度，空氣密度，kg/m3。 第15頁/共46

13、頁 三、對流換熱在電子設(shè)備熱設(shè)計中的應(yīng)用三、對流換熱在電子設(shè)備熱設(shè)計中的應(yīng)用 流體在管內(nèi)或槽內(nèi)流流體在管內(nèi)或槽內(nèi)流 動動 對非圓形截面管道來說，公對非圓形截面管道來說，公 式中所用的當(dāng)量直徑為：式中所用的當(dāng)量直徑為： 4 e A d U 式中：式中： A 管道橫截面積，管道橫截面積，m2； U 濕周長度，濕周長度，m。 第16頁/共46頁 空氣以湍流狀態(tài)流經(jīng)管道空氣以湍流狀態(tài)流經(jīng)管道 掠過圓柱體或?qū)Ь€（表掠過圓柱體或?qū)Ь€（表5-55-5，120120頁）頁） 流過球體流過球體 0.75 e0.055R L 0.8 e0.0198R D 平行于平面（或板）平行于平面（或板） m Re D b 0

14、.6 e0.33R D Re在400-1500的層流，帶散熱片的冷板和熱交換器的傳熱因子 7 . 0 Re 72. 0 j 第17頁/共46頁 2.2 通風(fēng)機(jī) 通風(fēng)機(jī)可分為離心式（下圖通風(fēng)機(jī)可分為離心式（下圖(a)(a)）和軸流式下圖）和軸流式下圖(b)(b)兩類兩類 。 第18頁/共46頁 通風(fēng)機(jī)的選擇主要取決于下列因素：空氣流量、壓力大通風(fēng)機(jī)的選擇主要取決于下列因素：空氣流量、壓力大 小、效率、流速、空氣管道系統(tǒng)、噪音及通風(fēng)機(jī)特性等小、效率、流速、空氣管道系統(tǒng)、噪音及通風(fēng)機(jī)特性等。 一、離心式風(fēng)機(jī)一、離心式風(fēng)機(jī) 離心式風(fēng)機(jī)的特點離心式風(fēng)機(jī)的特點 是風(fēng)壓較高是風(fēng)壓較高，一般用于，一般用于 阻

15、力較大發(fā)熱元器件或阻力較大發(fā)熱元器件或 機(jī)柜的冷卻。機(jī)柜的冷卻。 離心式風(fēng)機(jī)按葉輪的葉片形狀可分為離心式風(fēng)機(jī)按葉輪的葉片形狀可分為前彎式、徑向式和后彎前彎式、徑向式和后彎 式三種式三種，如上圖所示。，如上圖所示。 在給定的轉(zhuǎn)速和尺寸條件下，前彎式的風(fēng)壓最大，出口風(fēng)速高，相在給定的轉(zhuǎn)速和尺寸條件下，前彎式的風(fēng)壓最大，出口風(fēng)速高，相 對結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小，但壓損大，風(fēng)機(jī)效率不高，在使用時應(yīng)防止電對結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小，但壓損大，風(fēng)機(jī)效率不高，在使用時應(yīng)防止電 機(jī)過載。后彎式相反。機(jī)過載。后彎式相反。 在設(shè)備較小而要求的風(fēng)壓比較大的情況下，應(yīng)采用前彎式通風(fēng)機(jī)。在設(shè)備較小而要求的風(fēng)壓比較大的情況下，應(yīng)采用前

16、彎式通風(fēng)機(jī)。 第19頁/共46頁 二、軸流式風(fēng)機(jī)二、軸流式風(fēng)機(jī) 軸流式風(fēng)機(jī)的特點是風(fēng)量大、風(fēng)壓小軸流式風(fēng)機(jī)的特點是風(fēng)量大、風(fēng)壓小。根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式 可分為可分為螺旋槳式、圓筒式和導(dǎo)葉式三種螺旋槳式、圓筒式和導(dǎo)葉式三種。其中螺旋槳式壓力。其中螺旋槳式壓力 最小，一般用于空氣循環(huán)裝置。圓筒式和導(dǎo)葉式用于中、低最小，一般用于空氣循環(huán)裝置。圓筒式和導(dǎo)葉式用于中、低 系統(tǒng)阻力并且要求提供較大空氣流量的電子設(shè)備的冷卻。系統(tǒng)阻力并且要求提供較大空氣流量的電子設(shè)備的冷卻。 三、風(fēng)機(jī)性能三、風(fēng)機(jī)性能 主要性能參數(shù)：風(fēng)量、風(fēng)壓、功率和效率主要性能參數(shù)：風(fēng)量、風(fēng)壓、功率和效率 風(fēng)壓：全壓（揚程風(fēng)壓：全

17、壓（揚程, 動壓動壓+靜壓），動壓（動能），靜壓），動壓（動能）， 靜壓（相對壓力，皮托管全壓和靜壓）靜壓（相對壓力，皮托管全壓和靜壓） 功率：風(fēng)量功率：風(fēng)量風(fēng)壓風(fēng)壓 效率：風(fēng)機(jī)功率軸功率效率：風(fēng)機(jī)功率軸功率 第20頁/共46頁 三、通風(fēng)機(jī)特性曲線三、通風(fēng)機(jī)特性曲線 通風(fēng)機(jī)特性曲線是指通風(fēng)機(jī)在通風(fēng)機(jī)特性曲線是指通風(fēng)機(jī)在 某一固定轉(zhuǎn)速下工作時，靜壓、某一固定轉(zhuǎn)速下工作時，靜壓、 效率和功率隨風(fēng)量而變化的關(guān)系效率和功率隨風(fēng)量而變化的關(guān)系 曲線。曲線。 其中風(fēng)量與靜壓關(guān)系曲線最為常用。其中風(fēng)量與靜壓關(guān)系曲線最為常用。 上圖是前彎式離心式通風(fēng)機(jī)的特性曲線。上圖是前彎式離心式通風(fēng)機(jī)的特性曲線。特性曲線中

18、存在一特性曲線中存在一 效率最高的點效率最高的點，當(dāng)通風(fēng)機(jī)工作在該點附近時，這就需要選擇最，當(dāng)通風(fēng)機(jī)工作在該點附近時，這就需要選擇最 佳通風(fēng)機(jī)，以便滿足空氣流量和靜壓的要求。佳通風(fēng)機(jī)，以便滿足空氣流量和靜壓的要求。 第21頁/共46頁 四、系統(tǒng)阻力特性與通風(fēng)機(jī)工作點的確定四、系統(tǒng)阻力特性與通風(fēng)機(jī)工作點的確定 通風(fēng)機(jī)的總壓力是用來克服系統(tǒng)（或通風(fēng)管道）的阻力通風(fēng)機(jī)的總壓力是用來克服系統(tǒng)（或通風(fēng)管道）的阻力 的，并在出口處形成一定的速度頭。的，并在出口處形成一定的速度頭。系統(tǒng)（或通風(fēng)管道）的系統(tǒng)（或通風(fēng)管道）的 阻力曲線是通風(fēng)冷卻系統(tǒng)的靜壓與空氣流量的特性曲線，與阻力曲線是通風(fēng)冷卻系統(tǒng)的靜壓與空氣

19、流量的特性曲線，與 流量的平方成正比流量的平方成正比。 右圖中，右圖中，、三三 條曲線分別代表不同系統(tǒng)（條曲線分別代表不同系統(tǒng)（ 風(fēng)道）的特性曲線。系統(tǒng)（風(fēng)道）的特性曲線。系統(tǒng)（ 阻力）特性曲線與通風(fēng)機(jī)的阻力）特性曲線與通風(fēng)機(jī)的 特性曲線的交點就是該通風(fēng)特性曲線的交點就是該通風(fēng) 機(jī)的工作點。機(jī)的工作點。 第22頁/共46頁 五、通風(fēng)機(jī)的選擇五、通風(fēng)機(jī)的選擇 選擇通風(fēng)機(jī)時應(yīng)考慮的因素包括：風(fēng)量、風(fēng)壓（靜壓）選擇通風(fēng)機(jī)時應(yīng)考慮的因素包括：風(fēng)量、風(fēng)壓（靜壓） 、效率、空氣流速、系統(tǒng)（風(fēng)道）阻力特性、效率、空氣流速、系統(tǒng)（風(fēng)道）阻力特性、應(yīng)用環(huán)境條件應(yīng)用環(huán)境條件 、噪聲以及體積、重量等噪聲以及體積、重

20、量等，其中風(fēng)量和風(fēng)壓是主要參數(shù)。，其中風(fēng)量和風(fēng)壓是主要參數(shù)。 根據(jù)電子設(shè)備風(fēng)冷系統(tǒng)所需之風(fēng)量和風(fēng)壓及空間大小確根據(jù)電子設(shè)備風(fēng)冷系統(tǒng)所需之風(fēng)量和風(fēng)壓及空間大小確 定風(fēng)機(jī)的類型。定風(fēng)機(jī)的類型。 當(dāng)要求風(fēng)量大、風(fēng)壓低的設(shè)備，盡量采用軸流式通風(fēng)機(jī)當(dāng)要求風(fēng)量大、風(fēng)壓低的設(shè)備，盡量采用軸流式通風(fēng)機(jī) ，反之，則選用離心式通風(fēng)機(jī)。，反之，則選用離心式通風(fēng)機(jī)。通風(fēng)機(jī)的類型確定后，再根通風(fēng)機(jī)的類型確定后，再根 據(jù)工作點來選擇具體的型號和尺寸據(jù)工作點來選擇具體的型號和尺寸。 通風(fēng)機(jī)工作時的噪音應(yīng)控制在一定范圍之內(nèi)通風(fēng)機(jī)工作時的噪音應(yīng)控制在一定范圍之內(nèi) 。 第23頁/共46頁 六、通風(fēng)機(jī)的串聯(lián)和并聯(lián)使用六、通風(fēng)機(jī)的串

21、聯(lián)和并聯(lián)使用 當(dāng)所選通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量或風(fēng)壓不能滿足要求時，可考慮通當(dāng)所選通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量或風(fēng)壓不能滿足要求時，可考慮通 風(fēng)機(jī)的串聯(lián)或并聯(lián)方式。風(fēng)機(jī)的串聯(lián)或并聯(lián)方式。 通風(fēng)機(jī)的串聯(lián)使通風(fēng)機(jī)的串聯(lián)使 用用 當(dāng)通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量能滿足要求，而風(fēng)壓不夠時，可采用當(dāng)通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量能滿足要求，而風(fēng)壓不夠時，可采用 兩只通風(fēng)機(jī)串聯(lián)的工作方式。兩只通風(fēng)機(jī)串聯(lián)的工作方式。 通風(fēng)機(jī)串聯(lián)后總風(fēng)量基本上是每臺風(fēng)機(jī)的風(fēng)量（略有增加），通風(fēng)機(jī)串聯(lián)后總風(fēng)量基本上是每臺風(fēng)機(jī)的風(fēng)量（略有增加），總總 風(fēng)壓為相同風(fēng)量下兩臺通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓相加風(fēng)壓為相同風(fēng)量下兩臺通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓相加。 因此當(dāng)因此當(dāng)風(fēng)道特性曲線比較陡風(fēng)道特性曲線比較陡時，即時，即風(fēng)道阻力較大

22、風(fēng)道阻力較大時，可采用串聯(lián)形式時，可采用串聯(lián)形式 。 第24頁/共46頁 通風(fēng)機(jī)的并聯(lián)使通風(fēng)機(jī)的并聯(lián)使 用用 通風(fēng)機(jī)并聯(lián)使用時，其風(fēng)壓比單個風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓稍有通風(fēng)機(jī)并聯(lián)使用時，其風(fēng)壓比單個風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓稍有 提高，而提高，而總風(fēng)量是各通風(fēng)機(jī)風(fēng)量之和總風(fēng)量是各通風(fēng)機(jī)風(fēng)量之和。 當(dāng)當(dāng)風(fēng)道特性曲線比較平坦，需增大風(fēng)量時，可采用并聯(lián)系統(tǒng)。風(fēng)道特性曲線比較平坦，需增大風(fēng)量時，可采用并聯(lián)系統(tǒng)。 第25頁/共46頁 第26頁/共46頁 七、通風(fēng)機(jī)的噪聲七、通風(fēng)機(jī)的噪聲 選擇電子設(shè)備冷卻用的通風(fēng)機(jī)時，噪聲是應(yīng)重點考慮的因選擇電子設(shè)備冷卻用的通風(fēng)機(jī)時，噪聲是應(yīng)重點考慮的因 素之一。一般通風(fēng)機(jī)的葉尖若以高的線速度工作時，

23、并且所產(chǎn)素之一。一般通風(fēng)機(jī)的葉尖若以高的線速度工作時，并且所產(chǎn) 生的靜壓在生的靜壓在500Pa以上，則通風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的噪聲將隨轉(zhuǎn)速的提以上，則通風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的噪聲將隨轉(zhuǎn)速的提 高而增大。高而增大。 對通風(fēng)機(jī)進(jìn)行動平衡和靜平衡設(shè)計，隔震和流線型設(shè)計等都對通風(fēng)機(jī)進(jìn)行動平衡和靜平衡設(shè)計，隔震和流線型設(shè)計等都 可以降低噪聲?？梢越档驮肼?。 噪聲級可按下式計算：噪聲級可按下式計算： 2 1 50lg n n L n 式中：式中： Ln 噪聲級，噪聲級，dB； n1、 n2 轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速，s-1。 第27頁/共46頁 2.3 系統(tǒng)壓力損失及計算 系統(tǒng)系統(tǒng)壓力損失（也稱壓降）包括兩部分：壓力損失（也稱壓降）包括兩

24、部分： 沿程壓力損失。它是由流體流經(jīng)管道壁面時與壁面沿程壓力損失。它是由流體流經(jīng)管道壁面時與壁面 之間的摩擦引起，也稱為靜壓損失。之間的摩擦引起，也稱為靜壓損失。 局部壓力損失。它是由流體進(jìn)、出口以及流經(jīng)彎頭、局部壓力損失。它是由流體進(jìn)、出口以及流經(jīng)彎頭、 截面突變、濾網(wǎng)等處引起的，也稱為動壓損失。截面突變、濾網(wǎng)等處引起的，也稱為動壓損失。 一、沿程壓力損失一、沿程壓力損失 2 2 l e vl pf d 式中：式中： pl 沿程壓力損失，沿程壓力損失，Pa； v 空氣平均流速，空氣平均流速，m/s； f 沿程阻力系數(shù)；沿程阻力系數(shù)； 空氣密度，空氣密度，kg/m3； l 管道長度，管道長度，

25、m； de 當(dāng)量直徑，當(dāng)量直徑，m。 第28頁/共46頁 對于對于光滑的管道，其沿程阻力系數(shù)光滑的管道，其沿程阻力系數(shù)f只是只是Re的函數(shù)的函數(shù)，可用下，可用下 列公式計算列公式計算： a. 層流時層流時： 64/Ref b. 紊流且紊流且Re105時時： 0.25 0.3164Ref c. 紊流且紊流且105 Re3 106時時： 0.2 0.184Ref 對于對于粗糙管道，沿程阻力系數(shù)粗糙管道，沿程阻力系數(shù)f是是Re及管壁相對粗糙度的函及管壁相對粗糙度的函 數(shù)數(shù)，可由下圖查得。，可由下圖查得。 第29頁/共46頁 第30頁/共46頁 常用管道的絕對粗糙度常用管道的絕對粗糙度(mm)如下表所

26、示。如下表所示。 第31頁/共46頁 二、管道局部壓力損失二、管道局部壓力損失 當(dāng)流體的當(dāng)流體的速度和方向發(fā)生變化時速度和方向發(fā)生變化時所引起的局部壓力損失由下所引起的局部壓力損失由下 式計算：式計算： 2 2 c v p 式中：式中： pc 局部壓力損失，局部壓力損失，Pa； 局部阻力損失系數(shù)之和，其值如下各表所示；局部阻力損失系數(shù)之和，其值如下各表所示； 空氣密度，空氣密度，kg/m3； v 空氣平均流速，空氣平均流速，m/s。 第32頁/共46頁 第33頁/共46頁 第34頁/共46頁 第35頁/共46頁 第36頁/共46頁 第37頁/共46頁 三、壓力損失計算的基本類型三、壓力損失計算

27、的基本類型 已知流速、長度、直徑、粘度及粗糙度求壓力損失。已知流速、長度、直徑、粘度及粗糙度求壓力損失。 在電子設(shè)備冷卻系統(tǒng)的設(shè)計中，這是最常見的問題。在電子設(shè)備冷卻系統(tǒng)的設(shè)計中，這是最常見的問題。 在這類問題中，在這類問題中，流速是由所需要的冷卻量確定的流速是由所需要的冷卻量確定的； 已知壓力損失、長度、直徑、粘度及粗糙度求流量。已知壓力損失、長度、直徑、粘度及粗糙度求流量。 在電子設(shè)備冷卻系統(tǒng)的設(shè)計中，一般沒有這種情況，在電子設(shè)備冷卻系統(tǒng)的設(shè)計中，一般沒有這種情況， 因為因為流量總是由散熱量確定的；流量總是由散熱量確定的； 已知壓力損失、流量、長度、粘度及粗糙度求直徑。已知壓力損失、流量、

28、長度、粘度及粗糙度求直徑。 例如利用一臺給定的鼓風(fēng)機(jī)，這時例如利用一臺給定的鼓風(fēng)機(jī)，這時管道尺寸將由允許管道尺寸將由允許 的壓降來確定。的壓降來確定。 第38頁/共46頁 2.4 強(qiáng)迫空氣冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 強(qiáng)迫空氣冷卻系統(tǒng)設(shè)計的步驟包括：強(qiáng)迫空氣冷卻系統(tǒng)設(shè)計的步驟包括： 1.1.根據(jù)散熱要求，確定冷卻空氣根據(jù)散熱要求，確定冷卻空氣入口和出口的溫度（推薦低入口和出口的溫度（推薦低 于于7070度）和壓力度）和壓力； 2.2.根據(jù)可靠性要求確定每個元器件的根據(jù)可靠性要求確定每個元器件的最高允許溫度最高允許溫度（或溫升（或溫升 ） 3.3.根據(jù)根據(jù)電性能電性能和和空間位置空間位置以及以及冷卻功率冷卻功

29、率的要求確定元器件的的要求確定元器件的 排列和布置方式排列和布置方式； 4.4.確定雷諾數(shù)；確定雷諾數(shù)； 5.5.根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸和雷諾數(shù)，計算空氣流過每個電子根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸和雷諾數(shù)，計算空氣流過每個電子 元器件或元器件組的質(zhì)量流量（或體積流量）；元器件或元器件組的質(zhì)量流量（或體積流量）； 6.6.計算系統(tǒng)的計算系統(tǒng)的總壓力損失及需要的冷卻功率總壓力損失及需要的冷卻功率。 第39頁/共46頁 一、電子元器件的風(fēng)冷設(shè)計一、電子元器件的風(fēng)冷設(shè)計 大功率晶體管大功率晶體管的外表面積不夠大，不能滿足直接強(qiáng)迫的外表面積不夠大，不能滿足直接強(qiáng)迫 空氣冷卻，必須采用空氣冷卻，必須采用擴(kuò)展表面的散熱器擴(kuò)

30、展表面的散熱器。 大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路的功率密度比較大，可以采用直接強(qiáng)的功率密度比較大，可以采用直接強(qiáng) 迫空氣冷卻。應(yīng)使其一個平面迫空氣冷卻。應(yīng)使其一個平面暴露在流速較高的風(fēng)道中暴露在流速較高的風(fēng)道中進(jìn)進(jìn) 行冷卻。行冷卻。 電阻器成組安裝時電阻器成組安裝時，它們之間的，它們之間的空隙應(yīng)盡可能地大空隙應(yīng)盡可能地大。 當(dāng)電阻器裝在一塊垂直板或底座上時，當(dāng)電阻器裝在一塊垂直板或底座上時，電阻器的軸線必須電阻器的軸線必須 垂直垂直。當(dāng)電阻器軸線呈水平方向時，。當(dāng)電阻器軸線呈水平方向時，電阻器必須叉排電阻器必須叉排，以，以 提高其紊流程度和冷卻效果。提高其紊流程度和冷卻效果。 電子設(shè)備用的電子設(shè)備用的變壓器和電感器內(nèi)熱阻很大變壓器和電感器內(nèi)熱阻很大，因此采用，因此采用 強(qiáng)迫風(fēng)冷時，強(qiáng)迫風(fēng)冷時，變壓器與散熱器之間應(yīng)具有低熱阻的傳熱路變壓器與散熱器之間應(yīng)具有低熱阻的傳熱路 徑。徑。 第40頁/共46頁 二、穩(wěn)流器二、穩(wěn)流器 強(qiáng)迫空氣冷卻時，就局部冷卻而言，紊流比層流的效強(qiáng)迫空氣冷卻時，就局部冷卻而言，紊流比層流的效 果要好。果要好。 強(qiáng)迫空氣冷卻的設(shè)備強(qiáng)迫空氣冷