換熱器原理與設(shè)計(jì)第二章電子設(shè)備用肋片式散熱器課件

第2章電子設(shè)備用肋片式散熱器2.1概述2.2肋片散熱器的傳熱性能2.3肋片散熱器設(shè)計(jì)2.4肋片散熱器在工程應(yīng)用中的若干問題通過肋片的導(dǎo)熱第三類邊界條件下通過平壁的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱：為了降低元器件溫度可以采取哪些措施?減小熱阻：

a)金屬壁一般很薄(很小)、熱導(dǎo)率很大，故導(dǎo)熱熱阻一般可忽略b)增大h1、h2，但提高h(yuǎn)1、h2并非任意的c)增大換熱面積A也能增加傳熱量工程中常用的肋片⑴等截面肋：矩形肋，圓形肋等（圖2-1a、b）⑵變截面肋：梯形肋，三角形肋等（圖2-1c、d）在一些換熱設(shè)備中，加裝肋片是增大換熱面積的重要手段肋壁：直肋、環(huán)肋；等截面、變截面2肋片效率

為了從散熱的角度評(píng)價(jià)加裝肋片后換熱效果，引進(jìn)肋片效率增加的換熱面其換熱情況不同與基面2.2肋片散熱器的傳熱性能取如圖所示的單個(gè)等截面矩形肋進(jìn)行分析。肋片分析的前提：⑴肋片材料的導(dǎo)熱系數(shù)λ為常數(shù)；⑵肋片表面的對(duì)流換熱系數(shù)α為常數(shù)；⑶周圍環(huán)境溫度為常數(shù)；⑷肋高l遠(yuǎn)大于肋厚δ；⑸肋片內(nèi)部無熱源。定義肋效率：在上述分析條件下，通過能量守恒定律及傅立葉導(dǎo)熱定律，可以得到肋片效率的計(jì)算公式為：

α——對(duì)流換熱系數(shù)； λ——肋片導(dǎo)熱系數(shù)

U——橫截面周長；lc——當(dāng)量肋高；AC——橫截面面積。圖2－14圖2－15熱阻二、針肋散熱器空氣垂直流過交叉排列圓形和菱形針肋的準(zhǔn)則方程式中Re=ud/ν，其中u為空氣流速，d為針徑，ν為空氣運(yùn)動(dòng)粘度。定性溫度取針狀散熱器表面平均溫度與環(huán)境空氣溫度的算術(shù)平均。針肋的效率：⑴圓柱形針肋：⑵矩形針肋：其中d為圓柱形針肋的直徑，U為矩形針肋的橫截面周長，A為橫截面積，α為由上面準(zhǔn)則方程得出的肋表面對(duì)流換熱系數(shù)，λ為肋材料的導(dǎo)熱系數(shù)。三、肋片參數(shù)的優(yōu)化在工程設(shè)計(jì)中，肋片高度：過份增加高度，不僅散熱量不增加，相反地還將增加肋片重量。表2-1給出了幾種肋片（圖2-8）的設(shè)計(jì)參數(shù)值。6.4肋片散熱器在工程應(yīng)用中的若干問題一、散熱器生產(chǎn)、使用的技術(shù)要求⑴一般均選用鋁材（或鋁型材）作為散熱器的材料；⑵為提高散熱器的輻射散熱能力，其表面應(yīng)進(jìn)行提高表面黑度的處理，表面顏色可按需要任選；⑶散熱器與功率器件的安裝表面應(yīng)光潔、平整?？杉訉?dǎo)熱膏、導(dǎo)熱脂或?qū)嵯鹉z片等；⑷散熱器與安裝面之間不應(yīng)出現(xiàn)跳火、擊穿等跡象，其電絕緣性、耐熱性和耐濕性應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)；⑸散熱器應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，其熱阻值不應(yīng)超過許用偏差范圍。三、合理選用散熱器，降低散熱器熱阻

圖2-11為安裝于散熱器上的功率器件等效熱路圖：其中：——功率器件的內(nèi)熱阻，通常由器 件的制造廠家提供。范圍一般 為0.8～2.0K/W?！骷んw直接向周圍環(huán)境的換` 熱熱阻，稱為器件的外熱阻， 其值可由表2-5選取。——器件與散熱器安裝面之間的接 觸熱阻（參照表2-4選?。?。——散熱器熱阻。由于遠(yuǎn)大于其它熱阻值，因此總