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集中發熱的功率元器件風冷對流散熱計算公式

時間:2019-12-19 00:33來源:海獵人

 風冷對流散熱計算

在機柜內耗散功率均勻分布的情況下,機柜內風機流速的設計依據公式(2.9)計算:

 
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其中,

Q:機柜內的散熱功率(W);

V:風機的體積流量(m3/min);

ΔT:進風孔與出風孔之間的溫度差(℃)。

空氣的出口溫度根據設備內各單元允許的表面溫度而確定;公式(3-5)忽略了輻射和自然對流的散熱(一般約10%),因此計算出的風量會稍大,但對于熱設計來說,余量稍大一點的設計是有百利而無一弊的。

對于集中發熱的功率元器件,需要有針對性地單獨設計其通風道的情況,則用公式(2.10)來估算。

 
集中發熱的功率元器件風冷對流散熱計算公式 - 海獵網-海獵人

 

其中,

V:強制風冷系統必須提供的風量m3/h;

Q:待冷卻設備或部件的總耗散熱量W;

C:空氣的比熱J/(kg•℃) ,溫度為250K時,空氣的定壓比熱容Cp=1.003kJ/(kg×K),300K時,空氣的定壓比熱容Cp=1.005kJ/(kg×K),一般按照1.004來進行估算;

ρ:空氣的比重,單位為kg/m3(取1.293 kg/m3);

ΔT:出口處和進口處的空氣溫差。

例:一嵌入式系統,消耗功率150 W,風扇消耗約5 W,當地季節性最高氣溫為30℃,MCU允許工作溫度為60℃,應選用額定通風量多大的風扇?

答:由題目已知,

Q=150+5=155 W ΔT=30℃

根據公式(2.9),

V = 0.05×Q/ΔT = 0.05×155/30 = 0.258 m3/min = 9.13 CFMQ=150 W

所以,應選擇額定通風量不低于0.258 m3/min(或9.13 CFM)的風扇。

例:某嵌入式系統控制的電機驅動元器件,消耗熱功率為150 W,采取專用的管道散熱方式,要求管道進出風孔溫差不大于20℃,應選用額定通風量多大的風扇?

答:由題目已知,

C=1.004 J/(kg•℃)

ρ=1.293 kg/m3

ΔT=20℃

由公式(2.10),得

V =Q/(C×ρ×ΔT)=150/(1.004×1.293×20)

= 5.78 m3/h

=0.0963 m3/min

=3.4 CFM

所以,應選擇額定通風量不低于0.0963 m3/min(或3.4 CFM)的風扇。

例:一臺電腦,功率為150 W,風扇消耗5 W,夏季氣溫最高為30℃,設CPU自身允許的上限溫度為60℃,求所需風扇風量。

答:Q=150+5=155 W

ΔTc=60-30=30℃

根據公式(2-9),ΔT =0.05×Q / V

V=0.05×Q /ΔTc = 0.05×155 / 30 = 0.258 m3/min = 9.12 CFM

所以,應選擇實際風量滿足此要求的風扇。

 

 

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