热设计理论基础

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1、热设计理论基础任鹏长庆油田分公司第一采油厂摘要：热传导及热量的散失的基木理论是任何设计者进行热分析学的基木知识。设计者只要掌握了热散失过程的基本知识、计算方法及实验手段、热设计的基本设计准则和设计步骤，以及普遍的热控制方法，就可以解决任何设备发热部分的散热问题。关键词：散热设计;理论基础;电了设备;作者简介：任鹏（1988—）,男，陕西西安人，助理工程师，主要从事设备管理方面的工作。收稿日期:2017-09-09TheoreticalBasisofThermalDesignRenPengAbstract：Theb

2、asictheoryofheattransferandheatlossisthebasicknowledgeofanydesigner'sthernialanalysis.Aslongasthedesignerhasmasteredthebasicknowledgeoftheheatdissipationprocess,thecalculationmethodandtheexperimentedmeans,thebasicdcsigncritcriaanddesignstepsofthethermaldesign

3、,andthegeneralthermalcontrolmethod,theheatdissipationproblemofanyheatingpartcanbesolved.Keyword：thermaldesign;theoreticalbasis;electronicequipment;Received：2017-09-091热传递方式热力学第二定律指出：热量总是自发的、不可逆转的，从高温处传向低温处，即:只要有温差存在，热量就会自发地从高温物体传向低温物体，形成热交换。热交换有三种模式:传导、对流、辐射。

4、它们可以单独出现，也可能两种或三种形式同时出现。2对流换热控制公式方程IH1流体运动屮的质量守恒是指流体流过一定空间流体的总质量保持不变，任何流动问题都必须满足质量守恒定律。控制体的连续方程为：式屮，P为流动物体质量密度，V为流动物体质量体积，C.V.是空间屮流体的控制体，以控制而C・S・为计算运动边界。2.2动量守恒方程动量守恒定律是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一，它既适用于宏观物体，也适用于微观粒子；既适用于低速运动物体，也适用于高速运动物体;它既适用于保守系统，也适用于非保守系统。动量守恒定律是任何不受

5、外力时运动系统包括流动系统都必须遵守的基本定律。此方程可解释为:作用某控制体内流体外力的合力，等于单位时间内流出控制体的动量减去单位时间内进入控制体的动量加单位时间内控制体中的流体动量的累积量。对于控制体的动量方程为：式屮，p为流动物体密度，V为流动物体体积，C.V•是空间屮流体的控制体，以控制面C・S・为运动边界。3各发热器件散热设计方法及程序各种设备发热部位的散热及传导设计是设备可靠性设计的一项重要方面。电子设备只要通电就有发热，是热源，其产生的热量等于功率的耗散。耗散功率（发热功率）是热设计的基础，可以采用

6、实验和理论计算来确定。一般都增加安全系数,保守取值，适当取高些。热设计一般是取最恶劣工况:最高环境温度和最大热耗散的情况下设计。总的来说，电子设备的散热及传导设计应必须遵守以下儿个方面及步骤：1）确定发热器件的散热面积、散热器或周围空气介质的环境温度极限范围；2）确定热量对流密度和消散方式；3）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，并对其温度关系下的失效率加以分析；4）按照发热器件及整个设备的安装方式进行热密度的计算；5）由器件内热阻确定其表面最高工作温度；6）计算器件到最终散热而之间的总体

7、热阻碍值；7）根据热量产生量度等因素对热阻碍进行计算与分配，并对此加以评价，确定热传导方式和冷却方式。4电子设备冷却散热方式4.1放:放置自然冷却是散热、对流和辐射换热的单独作用或两种以上换热形式的组合，优点是可靠性高，成本低。放置自然冷却受外界环境影响较大，在传导路径中容易有阻碍热传导的障碍物存在，增加热传导阻力从而使空气换热的传导速度降低以及空气的流动剂量降低。因此，在设备以外环境的干扰的情况下，此冷却方式是一种比较简洁、高效、性价比高的散热方式。它不需要风机或传输泵等的冷却剂传送设备，避免了因设备部件的磨损

8、或故障影响系统可靠性的弊端，因此,应优先考虑选用自然冷却方法。4.2强迫通风冷却在强迫风冷在中，大功率的密集集成电子设备以及发热量较多无法靠自然风进行冷却的设备中应用较多，因为它具有比自然冷却中空气更高的对流速度及更大的对流量，与其他几种热传导方式的强迫冷却方式相比较，此冷却方式具有结构简单、成本低、维护简便等优点。4.3液体冷却液冷却4.3.1直接液体冷却液冷却我们所说