散热问题
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散热方案问题分析随着计算机技术的飞速发展,计算机的性能也越来越强大,但是这也带来了一个问题:计算机的散热越来越困难。
一方面,性能强大的处理器会产生大量的热量,需要有效地散去;另一方面,现代计算机的尺寸越来越小,散热的空间越来越少,这也给散热带来了很大的挑战。
本文将分析几种常见的散热方案,并探讨它们的优缺点。
常见散热方案1. 风扇散热风扇散热是目前最常见、最简单、最便宜的散热方案。
一般而言,散热器上有一个或多个风扇,它们通过吸取空气并将空气吹到散热器上,来帮助散热器散热。
风扇散热的优点是成本低,应用广泛;缺点是散热效果受外界环境的影响较大,噪音也比较大。
2. 液冷散热液冷散热是一种新型的散热方案,它通过水冷、氦气冷或其他液体的冷却方式,来将热量从散热器中带走。
与风扇散热相比,液冷散热的优点在于散热效果更好,同时噪音也比较小。
不过,它的缺点是成本相对较高,同时需要较为复杂的安装和维护。
3. 热管散热热管散热是一种通过利用液体的物理性质来进行热量传导的散热方案。
通常情况下,热管中充满有一种特殊的液体,当液体沸腾时就能将热量传递到另一端,并通过散热器散热。
热管散热的优点在于散热效果较好,同时成本也不高;缺点在于应用场景和安装较为局限。
散热方案选择不同的散热方案适用于不同的环境和场景。
在选择散热方案时,首先需要考虑的是应用环境。
例如,需要散热的设备是否经常受到物理冲击?是否在恶劣的环境下工作?这些因素都会影响到散热方案的选择。
另外,还需要考虑到设备的性能需求。
如果设备需要长时间高性能运行,那么散热效果就需要更好,这时可以考虑使用液冷或热管散热;如果设备性能要求不高,那么风扇散热就可以满足需求。
最后,还需要考虑到成本和使用寿命。
液冷和热管散热在散热效果上更优秀,但是成本也更高,使用寿命更短。
相对而言,风扇散热的成本更低,使用寿命更长,但是散热效果不如液冷和热管散热。
散热方案维护不论采用何种散热方案,都需要定期进行维护,以保证散热器的正常工作。
散热分析报告报告编号:XXXXX报告日期:XXXX年XX月XX日报告单位:XXX公司一、背景根据XXX公司的要求,本公司于XXXX年XX月开始对其生产使用的散热设备进行故障排查和深度分析,旨在找出散热不良的根源,提出解决方案,提高设备的散热效率和使用寿命。
二、选型和结构经过对比分析,我们建议XXX公司应采用XXXX品牌散热器,结构为XXXX,具有良好的外观和散热性能,价格适中。
三、散热问题分析根据现场测试和数据统计,我们发现XXX公司目前使用的散热设备存在以下问题:1. 散热器与设备的接触面积不足,导致散热效果不佳。
2. 散热器内部堵塞,风扇转速不足,导致散热效率低下。
3. 散热器使用时间久,故障率较高。
四、解决方案根据上述问题,我们提出以下解决方案:1. 更换散热器,选用结构更合理,散热面积更大的散热器。
2. 定期对散热器进行维护,清洗内部,保证风扇转速,提高散热效率。
3. 选择品质可靠的散热器,避免故障发生。
五、优势和益处1. 选用结构合理的散热器,散热面积更大,散热效果更好。
2. 定期维护散热器,延长散热器使用寿命,节约更多的维修成本。
3. 选择品质可靠的散热器,提高设备稳定性,减少故障发生率。
六、结论根据以上针对XXX公司散热设备进行的分析和解决方案,我们可以得出结论:1. 更换散热器,选择结构更合理,散热面积更大的散热器,可以解决散热效果不佳的问题。
2. 定期维护散热器,保证风扇转速,清洗内部,可以提高散热效率,延长散热器使用寿命。
3. 选择品质可靠的散热器,可以提高设备的稳定性,减少故障发生率,节省更多的维修成本。
以上为本公司针对XXX公司散热设备进行的散热分析报告,请XXX公司参考并综合考虑所提出的解决方案。
如有不明之处,欢迎随时与本公司联系。
散热解决方案散热是指将电子设备内部产生的热量迅速传导到周围环境中,以保持设备正常工作温度的过程。
随着电子设备性能的不断提高和功耗的增加,散热问题也日益突出。
为了解决散热问题,人们提出了许多解决方案。
1. 散热设计散热设计是指在产品设计过程中考虑散热问题,通过合理的结构、布局和材料选取等措施来提高散热效果。
例如,采用散热片、散热鳍片等结构来增大散热面积,增加散热效率;合理设置风道和散热孔,以促进空气流动和热量传导;选用散热性能好的材料,如铝合金、铜等,来提高散热效果。
2. 散热材料散热材料是指具有良好散热性能的材料,可以快速将热量传导和辐射到周围环境中。
常用的散热材料包括导热胶、导热硅脂、导热绝缘胶垫等。
这些材料具有导热性能好、绝缘性能好、耐高温等特点,可以有效提高散热效果。
3. 散热风扇散热风扇是常用的散热解决方案之一,通过风扇的旋转产生风流,将热量带走。
风扇可以采用直流风扇、交流风扇等不同类型,根据设备功耗和散热需求选择合适的风扇。
同时,还可以通过设计合理的风道和散热孔,以提高风扇的散热效果。
4. 金属散热片金属散热片是一种常用的散热解决方案,如铝合金散热片、铜散热片等。
金属散热片通过其良好的导热性能,将热量迅速传导到散热面,并通过自然对流或利用风扇帮助散热。
金属散热片具有散热效果好、耐高温、结构稳定等特点,广泛应用于电脑、手机、电视等电子设备中。
5. 散热管散热管是一种将热量传导到散热面的管道,通常由金属材料制成。
散热管通过管道内的工质在蒸发和冷凝的过程中,不断将热量从热源处传导到散热面。
散热管具有传导效果好、可弯曲、结构紧凑等特点,适用于狭小空间和高功率设备的散热需求。
总之,散热问题在电子设备中十分重要,需要综合考虑散热设计、散热材料、散热风扇、金属散热片、散热管等多种解决方案。
通过合理的设计和选择,可以提高设备的散热效果,保证设备的正常工作温度,延长设备的使用寿命。
电脑散热问题与解决方案近年来,随着电脑性能的不断提升,电脑散热问题也愈发凸显出来。
过高的温度会对电脑的稳定性和寿命产生不利影响。
本文将讨论电脑散热问题的原因,并提供一些解决方案,以帮助用户维持电脑的正常运行。
一、电脑散热问题的原因电脑散热问题多种多样,主要的原因有以下几点:1. 高性能硬件:高性能的处理器、图形卡和内存需要更多的电力供应和产生更多的热量,使散热难度加大。
2. 空气流通不畅:许多电脑主机和笔记本电脑设计不佳,导致空气流通不畅,无法及时排出热量。
3. 灰尘积聚:长期使用后,电脑内部会积聚灰尘,附着在散热器和风扇上,阻碍热量的散发。
4. 不当放置:电脑放置在软床、垫子等柔软表面上,会阻碍空气流通,造成过热。
二、解决方案1. 清理和维护定期清理是解决电脑散热问题的首要步骤。
用户可以按照以下步骤进行清理和维护:a) 关机断电并拆下电脑的外壳。
b) 使用压缩气罐清洁风扇、散热器和电脑内部的灰尘。
同时,注意风扇不要过度旋转,以免损坏。
c) 如果风扇出现异常响声或旋转不畅,可以考虑更换故障风扇。
d) 确保电脑周围环境的清洁,避免灰尘进入电脑。
2. 提升空气流通a) 选择合适的电脑主机或笔记本电脑,要求具备良好的散热设计和空气流通系统。
b) 确保电脑周围没有遮挡物,保持足够的空间,使空气能够自由流通。
c) 使用散热垫或散热底座以提升笔记本电脑的散热效果。
3. 降低负载和优化使用习惯a) 减少同时开启的应用程序数量,以降低处理器的负载。
b) 不要长时间进行过高负荷的运算,给予电脑适当的休息。
c) 注意使用电脑时的环境温度,避免在高温环境下使用电脑。
4. 使用电脑散热辅助设备a) 安装散热风扇或水冷系统来加强散热效果。
这需要一定的专业知识和操作技巧,非专业人士不建议自行安装。
b) 使用散热器敷贴,可有效吸热并降低温度。
c) 在电脑主机或笔记本电脑的通风口处安装散热保护网,防止灰尘进入导致散热不畅。
总结:有效解决电脑散热问题对于保护电脑的稳定性和寿命至关重要。
电源散热解决方案随着电子设备的不断发展和普及,电源的功率也越来越大,导致电源的散热问题变得愈发重要。
过高的温度会对电源的稳定性和寿命产生不利影响,甚至可能造成短路、火灾等安全隐患。
因此,如何解决电源散热问题成为了电源设计中需要重点考虑的一个方面。
一、散热原理电源散热的原理主要有传导、对流、辐射,其中对流散热是最常用的方式。
传导散热是指通过材料之间的热传导方式进行散热,就像把手放在火上感觉到的热度。
二、解决散热问题的方法1.提高散热面积增大散热面积可以提高热量的分散程度,从而降低电源的温度。
可以通过增加散热片、散热器等方式来增大散热面积。
2.优化散热结构合理设计电源的散热结构可以提高散热效果。
例如,在散热片上加装风扇可以加速空气对流,增大散热效果。
同时,还可以加装散热胶和散热硅脂等热导材料,提高散热效果。
3.控制设备温度通过控制电源的运行温度,可以减少电源产生的热量,从而降低温度。
可以使用温度传感器和风扇控制模块来实现。
4.优化电路设计合理的电路设计可以减少功率损耗,减少发热量。
例如,选择低功耗元件和高效电源设计,合理设计散热减阻等。
5.使用散热材料选择热导率高的散热材料,例如铜材、铝材等,可以提高热量的传导速度,加快散热速度。
6.控制电源负载合理控制电源的负载可以减少功率的损耗,从而减少散热问题。
可以根据实际需求选择合适的电源容量。
7.定期清理散热器定期清理电源散热器,减少灰尘的堆积,可以提高散热效果,避免散热器堵塞。
8.使用外置电源外置电源相对于内置电源来说,更容易散热。
如果设备允许,可以考虑使用外置电源,减少对设备内部的热量产生。
以上是一些常见的解决电源散热问题的方法,但是具体的解决方案需要根据具体电源的参数和要求,进行综合评估和优化设计。
同时需要注意的是,在解决散热问题时一定要保证安全可靠,防止发生火灾等安全事故。
散热分析报告引言散热问题在电子设备设计中起着至关重要的作用。
随着电子设备性能的不断提升和集成度的增加,设备内部的功耗也不断增加,导致了设备散热问题的严重性。
本文对散热问题进行分析,并提出相应的解决方案。
背景在电子设备中,功耗较高的芯片或元件会产生大量的热量,如果不能及时有效地散热,会导致设备温度过高,影响设备的稳定性和寿命。
因此,散热在电子设备设计中具有重要的意义。
分析过程散热问题的解决需要分析以下几个方面:设备热量产生的原因设备中的芯片或元件在工作过程中会产生热量,其中主要原因有以下几点: -芯片内部电流通过导致电阻产生的热量 - 其他器件的损耗也会产生一定的热量设备散热的方式设备散热主要有以下几种方式: - 对流散热:通过自然对流或风扇等装置实现空气流动,将热量带走 - 辐射散热:设备表面通过辐射将热量散发出去 - 传导散热:通过设备中的导热材料将热量传递到其他部件上,再通过其他散热方式将热量散开设备散热的挑战和问题在散热过程中,存在以下一些挑战和问题: - 设备内部空间受限,散热部件的布局有限 - 散热材料的选择和使用需要经过权衡,不同的材料具有不同的散热性能和导热性能 - 设备长时间连续工作时,温度的变化对散热性能有一定的影响 - 设备的工作环境也会对散热性能产生影响,例如高温环境下散热效果会下降解决方案针对上述的问题和挑战,我们提出以下解决方案: 1. 设计合理的散热结构: -合理布局散热器件,优化设备内部空气流动,增加散热效率 - 根据设备的散热需求,选择适当的散热器件,如风扇、散热片等 2. 使用合适的散热材料: - 选择导热性能好的材料作为散热部件,提高散热效率 - 在接触面使用导热膏或热导胶等,提高传热效率 3. 运用散热模拟软件进行仿真: - 使用散热模拟软件对设备的散热性能进行模拟和分析,优化散热结构和材料选择 4. 温度监控和报警系统: - 在设备中设置温度传感器,实时监控设备温度,超过设定的温度范围时触发报警系统,保护设备安全结论散热问题是电子设备设计中必须要考虑的一个重要因素。
机柜散热解决方案一、背景介绍机柜是存放服务器和网络设备的重要设备,随着计算机技术的快速发展,服务器性能不断提升,功耗也相应增加。
机柜内部的高温问题逐渐凸显,如果不能有效解决散热问题,将会对设备的稳定性和寿命产生严重影响。
因此,制定一套科学合理的机柜散热解决方案至关重要。
二、问题分析1. 高温问题:机柜内部设备长期工作会产生大量热量,如果散热不及时,温度将会升高,导致设备性能下降、故障率增加。
2. 空气流通不畅:机柜内部设备密集,空气流通不畅,无法有效带走热量,加剧了高温问题。
3. 机柜布局不合理:机柜内设备布局不合理,导致热量集中在某些区域,增加了散热难度。
三、解决方案1. 优化机柜布局根据设备的功耗和散热量,合理布局机柜内设备。
将高功耗设备分散放置,避免热量集中在某些区域。
同时,根据设备的通风口位置,合理安排设备的摆放方向,以利于空气流通。
2. 安装散热风扇在机柜内部安装散热风扇,增加空气流通。
风扇可设置为自动调速,根据机柜内温度自动调整风扇转速,提高散热效果。
3. 使用散热板在机柜内部设备之间使用散热板,将热量传导到机柜外部,通过机柜外的散热设备进行散热。
散热板可选用铝合金材料,具有良好的散热性能。
4. 控制机柜内温度安装温度传感器,实时监测机柜内温度。
当温度超过设定阈值时,自动启动散热设备,保持机柜内温度在合理范围内。
5. 合理设置机柜通风口在机柜上下部设置通风口,增加空气流通。
通风口可使用金属网格设计,既能防止灰尘进入机柜,又能保证空气的流通。
6. 定期清洁机柜定期清洁机柜内部,清除积尘和杂物。
积尘会妨碍空气流通,影响散热效果。
四、效果评估1. 监测机柜内温度:通过温度传感器实时监测机柜内温度,与设置的阈值进行对照,评估散热效果。
2. 检查设备运行状况:观察设备运行状态,如设备故障率降低、性能稳定等,评估散热方案的效果。
3. 数据分析:对照散热方案实施先后的温度数据和设备运行数据,进行数据分析,评估散热效果的优劣。
散热解决方案
《散热解决方案》
散热问题在电子设备中是一个常见而且重要的挑战。
随着电子设备的功能越来越强大,散热问题变得越来越严重。
过热可能导致设备性能下降,甚至损坏设备。
因此,寻找一种有效的散热解决方案对于保持设备的正常运转至关重要。
一种常见的散热解决方案是利用散热片或散热风扇。
散热片可以有效地将设备内部产生的热量散发到外部环境中,从而降低设备温度。
而散热风扇则能够加速热风的流动,提高散热效率。
这两种方法通常结合使用,可以有效地解决设备内部的散热问题。
另外,一些高端的散热解决方案还包括利用高导热材料和散热管技术。
高导热材料如铜、铝等能够快速传导热量,而散热管则可以将热量从设备内部传递到散热片或散热风扇处。
这些先进的技术能够更加高效地解决设备的散热问题,提高设备的工作稳定性和寿命。
总的来说,寻找一个有效的散热解决方案对于保持电子设备的正常运转至关重要。
从普通的散热片和散热风扇到高端的散热管技术,每种解决方案都有其独特的优势和适用范围。
选择合适的散热解决方案,将能够有效地保护设备并延长其使用寿命。
电脑散热不良尝试这几个解决办法在使用电脑的过程中,我们可能会遇到电脑散热不良的问题,这不仅会降低电脑的性能,还会加速硬件的老化,甚至引发电脑死机等严重后果。
本文将介绍几种解决电脑散热不良问题的办法。
一、清理电脑内部灰尘电脑在长期使用过程中,容易吸附大量灰尘,会阻塞散热系统的通风口,造成散热效果下降。
因此,首先需要关机,并将电源插头拔掉,拆开机箱,用可吹尘罩的电脑清洁剂或压缩空气清理电脑内部灰尘。
特别要注意清理散热器、风扇及散热片等部件,确保通风畅通。
二、更换优质散热硅脂散热硅脂是散热器与CPU或显卡芯片之间的热导介质,它直接影响到散热效果。
如果电脑散热不良,可以考虑更换散热硅脂。
首先需要将电脑拆开,将原有的散热硅脂擦拭干净,然后涂抹一层薄薄的优质散热硅脂在CPU或显卡芯片上,再将散热器安装好。
这样可以有效提升散热效果,降低温度。
三、增加散热风扇在处理大量数据或运行大型游戏等高负载任务时,电脑容易发热过高,而内置的散热系统可能无法满足散热需求。
此时,可以考虑增加散热风扇。
可以选择在机箱内增加散热风扇,或者购买散热底座,在笔记本电脑下面增加散热风扇。
这样可以提供更强大的散热能力,有效降低电脑温度。
四、改善电脑工作环境电脑工作环境也会对电脑的散热产生影响。
如果电脑放置在密闭的空间,周围没有良好的通风,那么电脑的散热效果就会大打折扣。
因此,在使用电脑时,应尽量将电脑放在通风良好的地方,避免将电脑放在床上、沙发等软质表面上,防止堵塞散热孔。
此外,务必保持电脑工作环境的清洁,不要在灰尘较多的地方使用电脑。
五、使用散热垫对于使用笔记本电脑的用户来说,可以考虑使用散热垫。
散热垫内置散热风扇,可以有效降低笔记本电脑的温度。
使用时,将散热垫放置在笔记本电脑底部,接通电源即可。
散热垫通过提供额外的散热风扇,将热风从笔记本底部排出,起到了一定的散热效果。
六、降低电脑CPU使用率某些情况下,电脑散热不良可能是由于CPU使用率过高造成的。
机柜散热解决方案一、背景介绍随着信息技术的快速发展,大量的服务器和网络设备集中在机房的机柜中。
由于这些设备长时间运行,会产生大量的热量,如果不能有效散热,会导致设备过热,影响其正常工作甚至损坏。
因此,机柜散热解决方案变得尤为重要。
二、问题分析1. 机柜内部空间狭小,通风不畅,热量难以散发;2. 多台设备同时工作,热量积聚严重;3. 温度过高会导致设备性能下降、寿命缩短。
三、解决方案为了解决机柜散热问题,我们提出以下解决方案:1. 空调系统在机房内安装空调系统,通过调节室内温度和湿度,为机柜提供适宜的工作环境。
可以选择精密空调系统,能够精确控制温度和湿度,确保设备的稳定运行。
2. 散热风扇在机柜内部安装散热风扇,通过强制空气对流,加速热量的散发。
可以选择高效低噪音的风扇,确保散热效果的同时不会影响设备的正常工作。
3. 散热板在机柜内部的热源设备上安装散热板,通过增加散热面积,提高热量的散发效率。
散热板可以选择具有良好导热性能的材料制作,如铝合金等。
4. 合理布线在机柜内部进行合理的布线,避免电缆过于密集,影响空气流通。
可以使用整齐的电缆管理系统,将电缆固定在机柜内壁上,保持良好的通风状态。
5. 温度监控系统安装温度监控系统,实时监测机柜内部的温度变化。
当温度超过设定阈值时,系统会及时发出警报,提醒管理员采取相应措施,避免设备过热。
6. 定期维护定期对机柜进行维护,清洁散热风扇和散热板,确保其正常运转。
同时,检查空调系统的工作状态,保证其稳定运行。
四、效果评估通过采取上述机柜散热解决方案,可以达到以下效果:1. 提高设备的工作稳定性和可靠性,减少设备故障率;2. 延长设备的使用寿命,降低维修和更换成本;3. 提高机房的整体散热效果,保持良好的工作环境。
五、案例分析某公司机房的机柜散热问题较为严重,经过我们的解决方案实施后,取得了显著的效果。
机柜内部的温度得到了有效控制,设备的性能稳定,故障率明显下降。
散热问题摘要:针对可再生能源的发展,风机变流器和并网逆变器的广泛应用,提出了电力电子设备热设计的分析及应用,通过各种热设计方法使元器件、零部件、设备等在低于规定的热环境中工作,以提高可靠性。
叙词:热特性热流密度安装热阻温度梯度热沉传导对流热辐射Abstract:In view of the development of renewable energy, fan converter and grid inverter are widely used, bring forward electronic equipment thermal design power of the analysis and application , through a variety of methods of thermal design so that componentspartsequipment and other low in the provisions of the thermal environment in order to improve reliability.Keyword:Thermal properties, Heat flux, Installation of thermal resistance, Temperature gradient, Heat sink, Conduction, Convection, Thermal radiation1 引言在风机变流器和光伏并网逆变器的整机设计中,主功率模块、电抗器及电阻的热设计是非常关键的。
要保证上述元器件在许可的温度下正常工作运行,热量的分析及散热设计至关重要。
本文通过对电力电子设备的热分析,能很好解决以上问题。
2热分析的目的利用数学手段及通过计算机模拟,在设计阶段获得温度分布。
在设计初期就能发现产品的热缺陷,从而改进其设计,建立一个满足可靠性要求的环境温度控制系统。
也就是设计一个冷却系统,在热源至热沉之间提供一条低热阻通道,保证热量顺利传递出去。
控制电子产品内部所有电子元器件的温度,使其在设备所处的工作环境条件下不超过最高允许温度,确保电子产品在规定的热环境下可靠工作。
3 热设计的核心设计一个冷却系统,在热源至热沉之间提供一条低热阻通道,保证热量顺利传递出去。
温度对电子产品可靠姓影响极大,尤其对半导体器件最为敏感,如下图所示,几乎所有电子元器件参数都与温度有关。
图1 电子元器件故障率与温度的关系4热设计的基本要求电子产品热设计应首先根据设备的可靠性指标及设备所处的环境条件确定热设计目标,热设计目标一般为设备内部元器件允许的最高温度,根据热设计目标及设备的结构、体积、重量等要求进行热设计,主要包括冷却方法的选择、元器件的安装与布局、印制电路板、电阻、电抗器、变压器、模块散热结构的设计和机箱散热结构的设计。
电子设备的热设计要与电路设计和结构设计同时进行,满足设备可靠性的要求。
热设计与维修性设计相结合,可提高设备的可维修性。
5 热设计中术语的定义⑴热特性:设备或元器件的温升随热环境变化的特性,包括温度、压力和流量分布特征。
⑵热流密度:单位面积的热流量。
⑶热阻:热量在热流路径的阻力。
⑷内热阻:元器件内部发热部位与表面某部位之间的热阻。
⑸安装热阻:元器件与安装表面之间的热阻,又叫界面热阻。
⑹温度稳定:温度变化率不超过每小时2℃时,称为温度稳定。
⑺温度梯度:等温面的法向方向上单位距离所引起的温度增量定义为温度梯度。
⑻紊流器:提高流体流动紊流程度并改善散热效果的装置。
⑼热沉:是一个无限大的热容器,其温度不随传递到它的热能大小而变化。
它也可能是大地、大气、大体积的水或宇宙,又称热地。
6 热传递的三种方式传热的基本形式有传导、对流和热辐射三种。
⑴传导散热是指物体直接接触时,能量交换的现象。
在不同的物体中,其导热机理各不相同,在非导电固体和液体中,主要依靠物体内部分子运动的弹性波在传递热量。
在金属导体中,主要依靠自由电子的运动传递能量。
因此,导电性能好的材料,其导热性能也好,气体的导热主要依靠分子的不规则运动传递能量。
传导散热量计算如下:Q=KA△t/L(1)式中:Q ——传导散热量,WK——导热系数,W/m·℃A——导体横截面积,m2△——传热路径两端温差,℃L——传热路径长度,m⑵对流换热是流体流过固体壁面时的一种能量交换现象,它与流体的宏观运动密切相关,而且与流体的物理性质以及换热面的几何形状,放置位置等因素有关。
在具体研究或计算对流换热时,应注意计算用的准则方程的限制条件。
对流散热量计算如下:Q=hA△t(2)式中:Q——对流散热量,Wh——换热系数,W/m2·℃A——有效换热面积,m2△t——换热表面与流体温差,℃⑶热辐射是靠电磁波传递能量的一种现象。
在传递过程中,有能量形式的转换,即热能变成辐射能,被物体吸收后,又变成热能。
热辐射不需要介质,在真空中热辐射最强,故外层空间的飞行器表面利用辐射换热较为有利。
辐射散热量计算如下:Q= ··T4(3)式中:Q——辐射散热量,W——散热表面辐射率,W/m2·℃σ——斯蒂芬-玻尔兹曼常数,5.67×10-8(W/m2K4)T——绝对温度,K电子设备热传递的三种方式如图2所示。
图2 电子设备热传递方式7 热设计应考虑的因素⑴工作过程中,功率元件耗散的热量。
⑵设备周围的工作环境,通过导热、对流和辐射的形式,将热量传递给电子设备。
⑶设备与大气环境产生相对运动时,各种摩擦引起的增温。
⑷环境温度和压力(或高度)的极限值。
⑸环境温度和压力(或高度)的变化率。
⑹太阳或周围物体的辐射热。
⑺可利用的热沉(包括:种类、温度、压力和湿度)。
8 热设计的详细步骤⑴确定设备(或元器件)的散热面积、散热器或周围空气的极值环境温度范围。
⑵确定冷却方式。
⑶对少量关键发热元器件进行应力分析,确定其最高允许温度和功耗,并对其失效率加以分析。
⑷按器件和设备的组装形式,计算热流密度。
⑸由器件内热阻(查器件手册)确定其最高表面温度。
⑹确定器件表面到散热器或空气的总热阻。
⑺根据热流密度等因素对热阻进行分析与分配,并对此加以评估,确定传热方法和冷却技术。
⑻选定散热方案。
9 热设计分析9.1主要电子元器件热设计⑴电阻器。
电阻器的温度与其形式、尺寸、功耗、安装位置及方式、环境温度有关,一般通过本身的辐射、对流和引出线两端的金属热传导来散热,在正常环境温度下,经试验得知,对功率小于0.5W的炭膜电阻,通过传导散去的热量占50%,对流散热占40%,辐射散热占10%。
因此在装配电阻器时,要使其引出线尽可能短,以减小热阻,安装方式应使其发热量大的面垂直于对流气体的通路,并加大与其他元器件之间的距离,以增加对流散热效果,电阻器的表面涂以无光泽的粗糙漆,可提高辐射散热能力。
⑵变压器。
铁芯和线包是变压器的热源,传导是其内部的主要传热途径,因此要求铁芯与支架,支架与固定面都要仔细加工,保证良好接触,使其热阻最小,同时在底板上应开通风孔,使气流形成对流,在变压器表面涂无光泽黑漆,以加强辐射散热。
9.2模块的热设计⑴模块热设计是使模块在上述任一传热路径上的热阻足够低,以保证元器件温度不超过规定值,将界面温度即散热片或导轨的表面温度控制在0℃~60℃。
模块的热设计有两类问题:根据模块内部要求进行设计,包括界面温度、功耗和元器件的许用温度等;根据系统的环境、封装、单个或组合的模块功耗等要求,对整个系统进行热设计。
⑵模块内部的热设计。
为满足电子模块的可靠性要求,设计上必须保证模块处于最大功耗时及在其额定界面温度下,使所有元器件的温度低于元器件的临界温度(即比有关规范规定的额定值的100%低20℃的温度)。
元器件的瞬态临界温度(指额定值)可看作安全因子,当散热片和导轨温度达到80℃(比最高界面温度高20℃)时所有元器件的温度应低于或等于元器件的瞬态临界温度。
9.3整机散热设计⑴确定整机的热耗和分布。
⑵根据整机结构尺寸初步确定散热设计方案。
⑶对确定的冷却方式进行分析(如强迫风冷的风机数量,选型,级联方式,风道尺寸,风量大小,控制方式等)。
⑷针对分析结果可利用热分析软件进一步验证。
⑸对散热方案进行调整进而最后确定。
9.4 机壳的热设计电子设备的机壳是接受设备内部热量,并通过它将热量散发到周围环境中去的一个重要热传递环节。
机壳的设计在采用自然散热和一些密闭式的电子设备中显得格外重要。
试验表明,不同结构形式和涂覆处理的机壳散热效果差异较大。
机壳热设计应注意下列问题:(1)增加机壳内外表面的黑度,开通风孔(百叶窗)等都能降低电子设备内部元器件的温度;(2)机壳内外表面高黑度的散热效果比两测开百叶窗的自然对流效果好,内外表面高黑度时,内部平均降温20℃左右,而两侧开百叶窗时(内外表面光亮),其温度只降8℃左右;(3)机壳内外表面高黑度的降温效果比单面高黑度的效果好,特别是提高外表面黑度是降低机壳表面温度的有效办法;(4)在机壳内外表面黑化的基础上,合理地改进通风结构(如顶板、底板、左右两侧板开通风孔等),加强空气对流,可以明显地降低设备的内部温度环境;(5)通风口的位置应注意气流短路而影响散热效果,通风孔的进出口应开在温差最大的两处,进风口要低,出风口要高。
风口要接近发热元件,是冷空气直接起到冷却元件的作用;(6)在自然散热时,通风孔面积的计算至关重要,图3示出了通风孔面积与散热量的关系,可供设计通风口时作依据,亦可根据设备需要由通风口的散热量用下式计算通风孔的面积。
S0=Q/7.4×10-5·H ·△t1.5(4)式中:S0——进风口或出风口的总面积〔cm2〕;Q——通风孔自然散热的热量〔设备的总功耗減去壁面自然对流和辐射散去的热量〕〔W〕;H——进出风口的高度差〔cm〕;△t ==t2-t1——设备内部空气温度t2与外部空气温度t1之差〔0C〕。
(7)通风口的结构形式很多,有金属网,百叶窗等等,设计时要根据散热需要,既要使其结构简单,不易落灰,又要能满足强度,电磁兼容性要求和美观大方。
(8)密封机壳的散热主要靠对流和辐射,决定于机壳表面积和黑度,可以通过减小发热器件与机壳的传导热阻,加强内部空气对流(如风机)增加机壳表面积(设散热筋片)和机壳表面黑度等来降低内部环境温度。
图3 自然散热时通风孔面积和散热量的关系9.5强迫风冷设计当自然冷却不能解决问题时,需要用强迫空气冷却,即强迫风冷。
强迫风冷是利用风机进行鼓风或抽风,提高设备内空气流动速度,达到散热的目的。
强迫风冷的散热形式主要是对流散热,其冷却介质是空气。
强迫风冷在中、大功率的电子设备中应用较广范,因为它具有比自然冷却多几倍的热转移能力,与其他形式的强迫冷却相比具有结构简单,费用较低,维护简便等优点。