产品的热设计简介-PPT精品文档

雷诺数Re(Reynlods)：雷诺数的大小反映了流体流动时的惯性力与粘滞力 的相对大小，雷诺数是说明流体流态的一个相似准则。
05.06.2020
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热设计的基础知识
❖ 热设计的基本概念
05.06.2020
格拉晓夫数Gr(Grashof)：反映了流体所受的浮升力与粘滞力的 相对大小，是说明自然对流换热强度的一个相似准则，Gr越大， 表明流体所受的浮升力越大，流体的自然对流能力越强。
温度稳定：当设备处于工作状态时，设备中发热元器件表面温度每小时变 化波动范围在±1℃内时，称温度稳定。
设备外部环境温度：设备达到稳定温度时距离设备各主要表面几何中心 80mm处空气温度按各表面积的加权平均值。
机柜/箱表面温度：设备达到稳定温度时各主要外表面几何中心点上温度的 平均值。
热点：元器件、散热器和冷板的各个局部表面温度最高的位置。热点器件 指单板上温度最高和较高的器件。
05.06.2020
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热设计的基础知识
❖ 热设计的基本概念
流阻： 反映流体流过某一通道时所产生的压力差。单位帕斯卡或mm.H2O 或巴 。
定性温度：确定对流换热过程中流体物理性质参数的温度。
肋片的效率：表示某一扩展表面单位面积所能传递的热量与在同样条件下 光壁所能传递的热量之比。
黑度：实际物体的辐射力和同温度下黑体的辐射力之比，它取决于物体种 类、表面状况、表面温度及表面颜色。
❖ 热界面材料：热界面材料的种类、选型准则。
❖ 热设计验证方法：热测试相关的仪器/仪表的特点/及使用场合/注
意事项、如何减少热测试误差的方法及注意事项。
❖ 热设计的验证标准：热设计的验证标准。
05.06.2020
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热设计的基础知识

2013-8-19 10
热设计的基础知识
散热的基本方式
热量传递有三种方式：导热、对流和辐射，它们可以单独出现， 也可能两种或三种形式同时出现 导热的基本方程： Q＝λF导 △t/δ=△t/R导 λ---- 导热系数，W/m.K或W/m.℃; F导--- 导热面积，m2 △T---- 温差，℃; R导----- 导热热阻, ℃/W； δ-- 厚度(m)
2013-8-19 13
热设计的基础知识
热电模拟法
热路 热流 P(W) 温差 △T=T2-T1(℃) 热阻 Rth=△T/P(℃/W) 热容 C＝WCp(cal/℃) 热阻的串联： Rth=Rth1+Rth2+........... 热阻的并联： 1/Rth=1/Rth1+1/Rth2+....... 电路 电流 I(A) 电压 Vab＝Va-Vb(V) 电阻 R＝I/Vab(欧姆) 电容 C(法) 电阻的串联：R=R1+R2 +........... 电阻的并联： 1/R=1/R1+1/R2 +.......
2013-8-19 6
热设计的基础知识
热设计的基本概念
流阻： 反映流体流过某一通道时所产生的压力差。单位帕斯卡或 mm.H2O或巴 。 定性温度：确定对流换热过程中流体物理性质参数的温度。 肋片的效率：表示某一扩展表面单位面积所能传递的热量与在同样 条件下光壁所能传递的热量之比 黑度：实际物体的辐射力和同温度下黑体的辐射力之比，它取决于 物体种类、表面状况、表面温度及表面颜色。 雷诺数Re(Reynlods)：雷诺数的大小反映了流体流动时的惯性力与 粘滞力的相对大小，雷诺数是说明流体流态的一个相似准则。
2013-8-19
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Qa: radiation heat transfer rate ε: emissivity, 0 ≦ ε ≦ 1 σ: Stefan-Boltzmann constant A: surface area F1-2: view factor Ts: temperature of body s Ta: temperature of body a
R: thermal coupling factor between Pcpu and Psys
Tj: CPU spec. for Intel: 100℃ Ta: OEM spec., 35℃ Θj-a, Tsys: OEM design dependent, Tsys = 10~15℃
2021/4/9
Conduction
Heat transferring by solid medium
Convection
Transferring energy between solid surface and fluid Mass transport Natural (free) convection Forced convection
2021/4/9
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Basic Concepts for NB Thermal Design
System Thermal Coupling effect
Θj-a = (Tj – Ta – Tsys) / Pcpu
Tsys: system temperature = Psys *Θ = ΣPi*θi, (i: DRAM, Chipset, HDD, FDD, CD-ROM…)
2. Temperature variation on spreader plate should be minimal

Conduction
Heat transferring by solid medium
Convection
Transferring energy between solid surface and fluid Mass transport Natural (free) convection Forced convection
Natural convection & Forced convction
hc of air, natural convection: 0.0015~0.015 W/in2℃ forced convection: 0.015~0.15 W/in2℃
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Radiation
Qa = εσAF1-2( Ts4 – Ta4)
5
Thermal Resistance
R=V/I
V: voltage = ΔT: temperature difference I: current = Q: heat
Conduction
Rk = ΔL/KAk
Convection
Rs = 1 / hcAs
Radiation
Ra = (Ts – Ta) /εσAF1-2( Ts4 – Ta4)
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Basic Concepts for NB Thermal Design
Thermal Design Target
Thermal design must meet thermal spec. of CPU, all key components (HDD, FDD, CD-ROM, PCMCIA…), and all IC chips (Chipset, VGA, RAM, PCMCIA…), and all IC chips (Chipset, VGA, RAM, Audio…) in each user conditions

02
产品热设计概述
产品热设计定义
总结词
产品热设计是指针对产品进行热源分析、热传递路径规划、散热方案设计等工作的过程。
详细描述
产品热设计是对产品中存在的热问题进行系统分析和优化设计的过程。它涉及到对产品中热源 的识别与控制，热传递路径的分析与优化，以及散热方案的制定与实施等多个方面。
产品热设计的重要性
03
产品热设计的基本理论
热传导理论
总结词
描述热量在物体中如何传递的物理现象。
详细描述
热传导是热量在物体内部通过分子振动的方式传递的过程。当物体各部分之间 存在温度差时，热量会从高温部分传递到低温部分。热传导的速率与材料的导 热系数、温度差以及物体的几何形状有关。
对流换热理论
总结词
描述流体与固体表面之间热量传递的物理现象。
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产品热设计的新技术与发展
05
趋势
热管技术
总结词
高效传热技术
详细描述
热管技术是一种高效的传热技术，利用封闭管内的液体或气体循环，将热量从一端传递 到另一端。由于其高效传热性能，热管技术在产品热设计中得到了广泛应用，如散热器
、热回收系统等。
热管技术
总结词：广泛应用
详细描述：热管技术广泛应用于电子设备、航空航天、能源转换等领域。在电子设备中，热管技术可以有效解决散热问题， 提高设备稳定性和寿命。在航空航天领域，热管技术用于控制高温环境下的温度，保证设备的正常运行。在能源转换领域， 热管技术用于回收余热，提高能源利用效率。
《产品热设计基础》 ppt课件
目录
• 引言 • 产品热设计概述 • 产品热设计的基本理论 • 产品热设计的实践应用 • 产品热设计的新技术与发展趋势 • 案例分析

解决热阻的办法，两方面入手： ➢ 控制电子元器件的内热阻 ➢ 控制电子元器件或整机设备的外热阻。
1.2 热源与热阻
热阻定义：Biblioteka RtT Q( K/W)
外热阻的控制方式： （1）散热
利用空气或液体作为冷却介质，靠自然对流或强制对流方式，带走耗热。 （2）制冷
利用热电冷却、固体升华过程吸热、液氮蒸发过程吸热等方式进行制冷，使设备工作环境温度低于 周围环境温度。 （3）恒温
图中Eb1和Eb2分别代表同温度下的表面1和表面2的黑体辐射力；J1和J2分别为表面1和表面2的有效辐射。
应用例：芯片封装
热阻的电网络模拟 从晶片传到外壳经过5个环节 • 晶片的热阻； • 晶片粘接剂（导热胶）热阻 • 基底(substrate)的热阻 • 基底粘接剂（焊锡）热阻 • 封装(package)的热阻
• 定义3——利用热传递特性，针对耗热对象，采用合适的结构设计和冷却技术，对其温升进行控制， 保证其正常、可靠工作。
1.1 准确认识热设计
➢ 热设计分科界定
（1）热设计（热结构） 在所处环境下，合理设计热传递结构、冷却方法，保障设备内所有元器件不超过最高允
许温度。
（2）热分析（热模拟） 利用数理模型，或通过计算机模拟，在设计阶段获得温度分布，预先发现产品的热缺陷，
自然对流
Nu c(GrPr)n
强迫对流
Rt
1
A
Nu cRemPrn
几个准则数的计算公式及物理意义：
努塞尔数： 雷诺数：
普朗特数： 格拉晓夫数：
Nu
L
对流换热 导热
Re
uL
惯性力 粘性力
Pr
cp
动量扩散 热量扩散
Gr