散热器计算例题.

散热器散热量计算散热量是散热器的一项重要技术参数，每一种散热器出厂时都标有标准散热量（即△T=64.5℃时的散热量）。

但是工程所提供的热媒条件不同，因此我们必须根据工程所提供的热媒条件，如进水温度、出水温度和室内温度，计算出温差△T，然后根据各种不同的温差来计算散热量，△T的计算公式：△T＝（进水温度+出水温度）／2-室内温度。

现介绍几种简单的计算方法：（一）根据散热器热工检验报告中，散热量与计算温差的关系式来计算。

在热工检验报告中给出一个计算公式Q=m×△Tn,m和n在检验报告中已定，△T可根据工程给的技术参数来计算，例：铜铝复合74×60的热工计算公式（十柱）是：Q=5.8259×△T（十柱）1.标准散热热量：当进水温度95℃,出水温度70℃,室内温度18℃时：△T =（95℃+70℃）/2-18℃=64.5℃十柱散热量:Q=5.8259×64.5=1221.4W每柱散热量1224.4 W÷10柱＝122 W／柱2.当进水温度80℃,出水温度60℃,室内温度18℃时：△T =（80℃+60℃）/2-18℃=52℃十柱散热量:Q=5.8259×52=926W每柱散热量926 W÷10柱＝92.6W／柱3.当进水温度70℃,出水温度50℃,室内温度18℃时：△T =（70℃+50℃）/2-18℃=42℃十柱散热量:Q=5.8259×42=704.4W每柱散热量704.4W ÷10柱＝70.4W／柱（二）从检验报告中的散热量与计算温差的关系曲线图像中找出散热量：我们先在横坐标上找出温差，例如64.5℃，然后从这一点垂直向上与曲线相交M 点，从M点向左水平延伸与竖坐标相交的那一点，就是它的散热量（W）。

（三）利用传热系数Q=K·F·△T一般来说△T已经计算出来，F是散热面积，传热系数K，可通过类似散热器中计算出来或者从经验得到的，这种计算方法一般用在还没有经过热工检验，正在试制的散热器中。

1、如图所示h1=3.2m，h2=h3=3.0m,散热器：Q1=700w，Q2=600w，Q3=800w。

供水温度tg=95℃，回水温度t h=70℃.求：1）双管系统的重力循环作用压力。

2）单管系统各层之间立管的水温。

3）单管系统的重力循环作用压力。

（1）供水温度tg=95℃，=961.85kg/m3；回水温度th=70℃，=977.8 kg/m3。

第一层：第二层：第三层：2）第三层散热器出水温度：℃968.2 kg/m3第二层散热器出水温度：℃972.8 kg/m33）2、一台普通风机n=1000r/min时，性能如下表，应配备多少功率电机？当转速提到n=1500r/min，性能如何变化？列出性能表。

分别应配备多大功率的电机？电机容量储备系数K取1.15。

以各工况下最大的N选择电机的依据，K=1.15，所配电机Nm=1.15×52.10=60kW即取定60kW由题意，叶轮直径和密度不变，各相似工况点满足由两式分别计算改变转速n=1500r/min时的性能参数，列于表中：全压48605737.55557.553104972.54567.54117.5（Pa）流量71565802388891497587106261.5114936123610.5 (m3/h)全效率(%)82.687.588.289.088.085.780.4功率117.0146.1155.6161.7166.8170.2175.8（kW）以各工况下最大的N选择电机的依据，K=1.15，所配电机Nm=1.15×175.8=202.2kW按电机系列可配200kW电机3、已知4-72-11No.6C型风机在转速为1250rpm时的实测参数如下表所列，试求4-72-11系列风机的无因次性能参数，从而绘制该系列风机的无因次性能曲线。

计算中叶轮直径D2＝0.6m。

解：全压系数；流量系数；功率系数(m/s。

列表计算如下：序号12345678P（N/m2）843.4823.8814.0794.3755.1696.3637.4578.6Q（m3/s）1.644 1.844 2.044 2.250 2.444 2.639 2.847 3.056N（kW） 1.69 1.77 1.86 1.96 2.03 2.08 2.12 2.15η（%）82.0785.8489.4791.1890.9388.3485.6082.23流量系数0.1480.1660.1840.2030.2200.2380.2560.275全压系数0.4540.4540.4540.4540.4540.4540.3430.312功率系数0.0820.0880.0930.1010.1100.1220.1030.1044、、已知4-72-11No.6C型风机在转速为1250rpm时的实测参数如下表所列，求：（1）各测点的全效率；（2）绘制性能曲线图；（3）写出该风机最高效率点的性能参数。

供热工程计算题设第一层散热器进水温度为t1,第二层散热器进水温度为t2t1= 80o Ct2= 90 o C△P=（ρ70-ρ80）gH1+（ρ80-ρ90）gH2+（ρ90-ρ95）gH3=(965.34-963.17)9.81╳3+(963.17-962.56)9.81 ╳6+(962.56-961.92)9.81╳9的普通铸铁散热器采暖用户，根据水压图计算分析下列问题;1)网络主干线回水干管的压力损失= mH2O？44-38=6 mH2O2)当局部阻力占沿程阻力的60%，网络主管线比摩阻和比压降各等于多少？3)沿程阻力占总阻力的40%,网络主管线比摩阻和比压降各等于多少？4)局部阻力占总阻力的40%,网络主管线比摩阻和比压降各等于多少？5)用户1的资用压力= mH2O？6)系统运行时，用户1，2，3底部散热器是否超压？7)系统停止运行时，用户1，2，3是否汽化和倒空? 如果汽化和倒空，请问用户和热网络采用何种连接合适？如果网络供回水改为110/700C，再次分析上面问题，已知1100C水的汽化压力为4.6mh2O第一个图计算设二层三层散热器进水水温分别为t 1，t2t 1 = 77.30C t 2 = 88.6 0C以低层散热器计算为例 底层散热器散热温差为（77．3 + 70） / 2 - 18 =55.65 0Cf=3.75/0.24 =16片第二个图自己计算如图所示1，立管进出水温度95/70 0C ，已知Q 1=1400W ，Q 2=1200W ，Q 3=1300W ，Q 4=1600W ，不考虑管道散热。

室内计算温度为180C 1．计算各个散热器出水温度。

、2．散热器采用M132型散热器，传热系数，单片散热面积f=0.24m 2/片计算每层散热器所需要的片数，不考虑各项修正系数3．其他条件不变，计算各层散热器所需要的片数某房间设计热负荷为2500W,室内安装M-132型散热器,散热器明装,上部有窗台板覆盖,散热器距窗台板高度为150㎜,供暖系统为双管上供式。

铝散热器的散热功率实例计算
铝散热器是一种广泛用于电子设备和计算机硬件散热的散热器。

在实际应用中，为了保证散热器的效率，需要计算散热功率以确定所需的散热器大小和数量。

以下是铝散热器散热功率计算的实例：假设散热器的尺寸为20 cm x 20 cm x 5 cm，材质为铝，环境温度为25 ℃，散热器表面温度为50 ℃，散热器表面积为400平方厘米。

首先，需要计算散热器的散热能力，也就是能够散热的功率。

根据热力学第一定律，散热功率等于热能的流量。

可以使用下列公式来计算散热功率：
Q = h x A x (T1 - T2)
其中，Q是散热功率，h是热传导系数，A是散热器表面积，T1是散热器表面温度，T2是环境温度。

铝的热传导系数为205 W/m-K。

将它转换为cm单位，得到2.05 W/cm-K。

因此，可以将h值设为2.05 W/cm-K。

将所给的值带入公式，计算出散热功率：
Q = 2.05 x 400 x (50 - 25) = 20,500 W
因此，这个散热器最多能够散热20,500瓦特的热能。

接下来，需要根据设备的功耗来确定所需的散热器数量。

假设设备的功耗为200瓦，那么需要的散热器数量可以通过以下公式计算： N = Q / P
其中，N是散热器数量，Q是散热功率，P是设备功耗。

将所给的值代入公式，计算出需要的散热器数量：
N = 20,500 / 200 = 102.5
因此，需要至少102个散热器才能满足设备的散热需求。

以上是铝散热器的散热功率实例计算。

在实际应用中，还需要考虑散热器的布局、散热风扇等因素来优化散热效果。

车用散热器散热面积的计算一、散热量的确定1．用户已给散热量的按已给散热量计算.2．对车用柴油机可按下式进行估算：Q=（）P s式中P s表示发动机功率.燃烧室为预燃室和涡流室的发动机取较大值P s直接喷射式的发动机取较小值P s增压的直喷柴油机可取P s二、计算平均温度差Δt m1.散热器的进水温度t s1闭式冷却系可取t s1=95-100℃(节温器全开温度)2.散热器出水温度t s2t s2=t s1-Δt sΔt s是冷却水在散热器中的最大温降,对强制冷却系可取Δt s=6-12℃3.进入散热器的空气温度t k1一般取t k1=40-45℃4.流出散热器的空气温度t k2t k2= t k1+Δt kΔt k是空气流过散热器时的温升,可按下式计算:Δt k=Q/(3600×A Z×C P×V K×ρk)式中A Z表示散热器芯部的正迎风面积; C P表示空气的定压比热容C P=kgf℃V K表示散热器前的空气流速,车用发动机可取V K=12-15m/s ρk表示空气密度,设定在一个大气压气温50℃下查表得ρk=1.09kg/m35.平均温差修正系数φ汽车发动机的冷却形式,属于两种流体互不混合的交叉流式换热形式.与热力学的简单顺流与逆流的换热形式不同,所以要以修正系数φ对平均温度差结果进行计算修正.而φ值的大小取决于两个无量纲的参数P及R.P=(出气温度-进气温度)/(进水温度-进气温度)R=(进水温度-出水温度)/( 出气温度-进气温度)查上表可得φ值6.平均温差Δt m根据传热学原理,平均温差Δt m可按下式计算:Δt m=φ{(Δt max-Δt min)/ ㏑(Δt max/Δt min)}Δt max= t s1- t k1Δt min= t s2- t k2三、确定传热系数K值传热系数K是评价散热器换热效能的重要参数,其主要受散热器芯部结构,水管中冷却水的流速,通过散热器的空气流速,管片材料以及制造质量等诸多固素的影响,因此需根据实验数据来确定,一搬铜制管带式散热器可取K=93-116W/(m2K).四、计算散热面积A散热器的散热面积,即为散热器芯与空气接触的总表面积.按下式进行计算A=Q/(K×Δt m)实际设计可留10%的余度取A×110%林州市宏昌水箱厂技术部2014．09．18。

散热器的选型与计算以7805为例说明问题.设I=350mA，Vin=12V，则耗散功率Pd=(12V—5V）＊0。

35A=2。

45W 按照TO—220封装的热阻θJA=54℃/W，温升是132℃，设室温25℃,那么将会达到7805的热保护点150℃，7805会断开输出。

正确的设计方法是：首先确定最高的环境温度,比如60℃，查出7805的最高结温TJMAX=125℃,那么允许的温升是65℃.要求的热阻是65℃/2。

45W=26℃/W.再查7805的热阻，TO—220封装的热阻θJA=54℃/W，均高于要求值，都不能使用，所以都必须加散热片，资料里讲到加散热片的时候，应该加上4℃/W的壳到散热片的热阻。

计算散热片应该具有的热阻也很简单，与电阻的并联一样，即54//x=26,x=50℃/W。

其实这个值非常大，只要是个散热片即可满足.散热器的计算：总热阻RQj-a=（Tjmax-Ta）/PdTjmax ：芯组最大结温150℃Ta :环境温度85℃Pd ：芯组最大功耗Pd=输入功率—输出功率={24×0.75+（-24)×(—0。

25)｝-9。

8×0.25×2=5。

5℃/W总热阻由两部分构成，其一是管芯到环境的热阻RQj-a,其中包括结壳热阻RQj—C和管壳到环境的热阻RQC—a.其二是散热器热阻RQd-a，两者并联构成总热阻。

管芯到环境的热阻经查手册知 RQj—C=1.0 RQC—a=36 那么散热器热阻RQd—a应〈6.4。

散热器热阻RQd —a=［(10/kd)1/2+650/A］C其中k：导热率铝为2。

08d：散热器厚度cmA：散热器面积cm2C：修正因子取1按现有散热器考虑，d=1。

0 A=17.6×7+17。

6×1×13算得散热器热阻RQd—a=4。

1℃/W，散热器选择及散热计算目前的电子产品主要采用贴片式封装器件，但大功率器件及一些功率模块仍然有不少用穿孔式封装，这主要是可方便地安装在散热器上，便于散热.进行大功率器件及功率模块的散热计算，其目的是在确定的散热条件下选择合适的散热器,以保证器件或模块安全、可靠地工作。

计算题
1-7一长宽各为10mm的集成电路芯片安装在一块低板上，温度为20°C的空气
在冷却风扇的作用下冷却芯片。

芯片最高允许温度为85°C，芯片与冷却气流间的平均表面传热系数为175W/(m²・K)。

试确定不考虑辐射时芯片的最大允许功率是多少？假设芯片顶面高出底板高度为1mm.
解：由于底板绝热且不考虑辐射换热，则该情况只有对流换热，其最大允许耗散功率即为最大对流换热量：
2-9在温度为260°C的壁面上伸出一根纯铝的圆柱形肋片，直径d=25mm，高
h=150mm。

该柱体表面受温度t=16的气流冷却，表面传热系数a=15 W/(m²・K)。

肋端绝热。

试计算该柱体的对流散热量。

如果将柱体的长度增加一倍，其他条件不变，则柱体的对流散热量是否也增加一倍？从充分利用金属的观点来看，是采用一个长的肋好还是采用两个长度为其一半的较短的肋好？
2-11某铝制针状散热器的表面平均温度t s=80℃，环境温度t=35℃，强制风冷，风速u=5m/s，试问该换热器能否带走Φ=40W的热量？已知针数为8×8=64根，针高h=19mm，针径d=3.2mm，铝制针肋的导热系数λf= W/(m²・K)。

散热器的选型与计算以7805为例说明问题.设I=350mA,Vin=12V,则耗散功率Pd=(12V-5V)*0.35A=2.45W按照TO-220封装的热阻θJA=54℃/W,温升是132℃,设室温25℃,那么将会达到7805的热保护点150℃,7805会断开输出.正确的设计方法是:首先确定最高的环境温度,比如60℃,查出7805的最高结温TJMAX=125℃,那么允许的温升是65℃.要求的热阻是65℃/2.45W=26℃/W.再查7805的热阻,TO-220封装的热阻θJA=54℃/W,均高于要求值,都不能使用,所以都必须加散热片,资料里讲到加散热片的时候,应该加上4℃/W的壳到散热片的热阻.计算散热片应该具有的热阻也很简单,与电阻的并联一样,即54//x=26,x=50℃/W.其实这个值非常大,只要是个散热片即可满足.散热器的计算:总热阻RQj-a=(Tjmax-Ta)/PdTjmax :芯组最大结温150℃Ta :环境温度85℃Pd : 芯组最大功耗Pd=输入功率-输出功率={24×0.75+(-24)×(-0.25)}-9.8×0.25×2=5.5℃/W总热阻由两部分构成,其一是管芯到环境的热阻RQj-a,其中包括结壳热阻RQj-C和管壳到环境的热阻RQC-a.其二是散热器热阻RQd-a,两者并联构成总热阻.管芯到环境的热阻经查手册知RQj-C=1.0 RQC-a=36 那么散热器热阻RQd-a应<6.4. 散热器热阻RQd-a=[(10/kd)1/2+650/A]C其中k:导热率铝为2.08d:散热器厚度cmA:散热器面积cm2C:修正因子取1按现有散热器考虑,d=1.0 A=17.6×7+17.6×1×13算得散热器热阻RQd-a=4.1℃/W,散热器选择及散热计算目前的电子产品主要采用贴片式封装器件，但大功率器件及一些功率模块仍然有不少用穿孔式封装，这主要是可方便地安装在散热器上，便于散热。

散热器计算方法之对数平均温差法已知：散热量Q ，初步设计散热器长L ，宽W ，空气侧和水侧的进口温度tin ，出口温度tout （空气侧下标为1，水侧下标为2）；设计选取空气侧和水侧的翅高n ，翅宽nw ，翅厚h ，空气侧流动速度v ；根据其平均温度，分别选取空气侧和水侧密度ρ，比热容c，动力粘度η，普朗特数Pr，流体导热系数λ；计算过程：1、流通截面积A=h nw n W *L*nw h nw h n )(*)( ；当量直径de=2hnw h n h nw h n )(*)(2、空气体积流量qv 1=v 1*A ，空气质量流速qm 1=ρ1*qv 1/A 1；3、水侧流量由Q=c 2*q 2*Δt 2得质量流量q 2，则质量流速qm 2=q 2/A 1，同样可求得qv 2和v 2；4、雷诺数Re=e d qm *5、f 值：f =[1.82*lg(Re)-1.64]-26、努谢尔特数：当Re=2300-106时，Nu=ct H de *](1[*1)-(Pr *f/8*12.71Pr *1000)-(Re *8f 3/22/3 ；其中，对于气体ct=45.0)(w ft t ，对于液体ct=01.0Pr Pr (w f 当Re ＜2300时，Nu=14.03/1)(/Pr Re*(86.1wf de H ；f ，w 分别表示以流体平均温度及壁面温度所得值；7、计算对流换热系数h=Nu*λ/de ；8、计算传热系数K=2121111S S h h 9、对数平均温差ΔT=)()()()(21212121tin tout tout tin In tin tout tout tin ；10、容积紧凑系数，即面容比：R=)()2(2)()2(22122221111h n n nw h nw n h n n nw h nw n 11、P=两流体进口温度差冷流体加热度R=冷流体加热度热流体冷却度由P 和R 值查取 值12、散热面积S=Q/( K)/ΔT则散热器芯体高H=S/R/（W*L ）散热器计算方法之ε-NTU法1~8和对数平均温差法相同。

传热学计算题答案需要依据具体的题目和具体的数据来确定。

以下是一个简单的传热学计算题的示例，并提供了一些可能的解答方法。

题目：在一个直径为6英寸的铜制圆形散热器中，一个1kW的电热元件被放置在中心位置。

假设散热器的热传导系数为100W/m·K，环境温度为25℃，要求在1小时内将电热元件产生的热量散发到周围环境中。

解答：首先，我们需要根据传热方程来计算散热器的散热量。

假设散热器的厚度为d，那么根据传热方程：散热量= 热源功率+ 壁面对流散热量+ 热传导散热量，其中：散热量= 散热面积×散热系数×温差电热元件产生的热量为1kW，即1000W，环境温度为25℃，因此可以列出以下方程：1000 + 2πr2d ×k ×(T - 25) = Q其中，r为散热器半径，d为散热器厚度，k为铜的热传导系数，T为散热器表面温度。

根据题目中给出的铜制圆形散热器的直径和厚度，可以计算出散热面积和散热器表面温度。

假设散热器表面温度与环境温度相同，即T = 25℃。

代入数据后可得：Q = 2π×(6英寸/2)2 ×π×100W/m2 ×(25℃- 25℃) = 3600W即每小时散发出3600瓦的热量。

由于散热器直径为6英寸，厚度为未知数d，因此需要求解方程2πr2d ×k = Q。

解得：d = 0.78mm。

因此，散热器的厚度为0.78毫米。

考虑到实际情况中散热器的厚度通常要大于这个数值，所以这里给出的数值是一个近似值。

另一种可能的解答方法是利用热力学基本公式来进行计算。

假设散热器的表面传热系数为Nu，即努塞尔数，它可以由空气流动和温度分布等因素决定。

在某些情况下，可以使用Nu 数来简化传热计算。

在这种情况下，可以根据热力学基本公式：热量= 质量流量×比热×温度变化来计算散热量。

已知电热元件产生的热量为1kW，环境温度为25℃，铜制圆形散热器的直径为6英寸，即15.24厘米，厚度为未知数d。

一、7805 设计事例设I=350mA，Vin=12V，则耗散功率Pd=(12V-5V)*0.35A=2.45W。

按照TO-220封装的热阻θJA=54℃/W，温升是132℃，设室温25℃，那么将会达到7805 的热保护点150℃，7805 会断开输出。

二、正确的设计方法是：首先确定最高的环境温度，比如60℃，查出民品7805 的最高结温Tj(max)=125℃，那么允许的温升是65℃。

要求的热阻是65℃/2.45W=26℃/W。

再查7805 的热阻，TO-220 封装的热阻θJA=54℃/W，TO-3 封装（也就是大家说的“铁壳”）的热阻θJA=39℃/W，均高于要求值，都不能使用（虽然达不到热保护点，但是超指标使用还是不对的）,所以不论那种封装都必须加散热片。

资料里讲到加散热片的时候，应该加上4℃/W 的壳到散热片的热阻。

计算散热片应该具有的热阻也很简单，与电阻的并联一样，即54//x=26，x=50℃/W。

其实这个值非常大，只要是个散热片即可满足。

三、散热片尺寸设计散热片计算很麻烦的，而且是半经验性的，或说是人家的实测结果。

基本的计算方法是:1.最大总热阻θja ＝（器件芯的最高允许温度TJ －最高环境温度TA ）/ 最大耗散功率其中，对硅半导体，TJ 可高到125℃，但一般不应取那么高，温度太高会降低可靠性和寿命。

最高环境温度TA 是使用中机箱内的温度，比气温会高。

最大耗散功率见器件手册。

2.总热阻θja＝芯到壳的热阻θjc ＋壳到散热片的θcs ＋散热片到环境的θsa其中，θjc 在大功率器件的DateSheet 中都有，例如3---5θcs 对TO220 封装，用2 左右，对TO3 封装，用3 左右，加导热硅脂后，该值会小一点，加云母绝缘后，该值会大一点。

散热片到环境的热阻θsa 跟散热片的材料、表面积、厚度都有关系，作为参考，给出一组数据例子。

a.对于厚2mm 的铝板，表面积（平方厘米）和热阻（℃/W）的对应关系是：中间的数据可以估计了。

一层所需散热器面积及片数：101房间已知Q=1591W C t pj ︒=+=5.822/)7095( C t n ︒=18 C t t t n pj ︒=-=∆5.64 对M-132型 C m w t K ︒∙=⨯=∆=2286.0286.0/99.75.64426.2426.2 修正系数：散热器组装片数修正系数 先假定0.11=β散热器组连接形式修正系数 查附录2-40.12=β散热器组安装形式修正系数 查附录2-502.13=β2321'15.302.10.10.15.6499.71591F m t K Q =⨯⨯⨯⨯=∆=βββ M-132型散热器每片散热器面积为224.0m ,计算片数'n 为片131.1324.0/15.3/''≈===f F n查附录2-3,当散热器片数为13片时, 05.11=β实际所需散热器面积为:2'31.305.1F F m =⨯=实际采用片数为80.1324.0/31.3/===f F n所以应采用M-132型散热器14片同理可得106房间散热器面积：299.3F m =散热器片数：片17=n 102-105房间散热器面积：216.2F m =散热器片数：片9=n一层走廊： 散热器面积：2321'6.1302.10.10.15.6499.76876F m t K Q =⨯⨯⨯⨯=∆=βββ布置4个M-132型散热器：2PJ 4.346.134'F F'm === 散热器片数：片1412.1424.04.3''≈===f F n pj实际所需散热器面积为：2'57.305.1F F m pj =⨯=实际采用片数为：片9.1424.0/57.3/===f F n 取整数，应采用M-132型散热器15片二层房间所需散热器面积及片数：201房间散热器面积：266.2F m = 散热器片数：片11=n 202-205房间散热器面积：254.1F m =散热器片数：片6=n206房间散热器面积：235.3F m =散热器片数：片14=n二层走廊需要布置4个散热器散热器面积：229.2F m =散热器片数：片10=n三层房间所需散热器面积及片数：301房间散热器面积：282.3F m =散热器片数：片16=n302-305房间散热器面积：287.2F m =散热器片数：片12=n306房间散热器面积：252.4F m = 散热器片数：片19=n三层走廊需布置4个散热器：散热器面积：201.3F m = 散热器片数：片13=n。