某船用电子机柜热设计研究.pdf

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1、Vol.37No.5舰船电子工程总第275期146ShipElectronicEngineering2017总年第第2755期期某船用电子机柜热设计研究∗张云超（中国船舶重工集团公司第七二六研究所上海201108）摘要论文针对某船用电子设备的开式机柜进行散热设计，建立了该机柜的三维模型和自然散热情况下的热路图，并对该机柜的自然对流换热、辐射换热、传导散热和通风孔散热的功率进行了计算分析。然后对该机柜强迫风冷下的散热进行分析计算和实验验证，优化了该机柜的热设计。关键词开式机柜；自然散热；强迫风冷中图分类号TH12

2、DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2017.05.035ThermalResearchonMarineElectronicEquipmentZHANGYunchao（No.726Institute，CSIC，Shanghai201108）AbstractInthispaper，thethermaldesignofaopencabinetofmarineelectronicequipmemtispresented.Thecabinet?s3Dmodelandthermaldiagramis

3、made，andtheheatpowerofthenaturalconvection，radiation，conductionandventilationfromair-in-takearecalculated.Thenheatpoweroftheforcedaircoolingisalsocalculatedandtested，thethermaldesignisoptimized.KeyWordsopencabinet，naturalconvection，forcedaircoolingClassNumbe

4、rTH120.6m，深度b为0.55m，热功率750W（电功率3kW，1引言热效率按25%计算），以环境温度30℃，机柜壁温随着温度的升高，失效率迅速增加。一般元器45℃设计环境下，设计自然冷却环境下通风孔的最件的环境温度升高10℃，元器件的失效率会增加一小面积。［1］该电子机柜的三维模型如图1所示，该机柜顶个数量级。电子设备的热环境通常包括：环境温度和压力部设计有通风孔，为开式机柜，其热路模型如图2的极限值；环境温度和压力的变化率；太阳或周围所示。物体的辐射热；可利用的热沉（又称热地）；冷却剂的种类、温度等参

5、数。所谓热沉，是指一个无限大的热容器，它的温度不随传递到它的热能大小而变化，它可能是大地、大气、大体积的水或宇宙，又称［2］热地。2整机自然散热分析自然冷却时，机箱散热主要包括空气自然对流换热、辐射换热、传导散热和通风孔散热。某机柜外形尺寸为高度H为1.6m，宽度a为图1机柜的三维模型∗收稿日期：2016年11月7日，修回日期：2016年12月27日作者简介：张云超，男，工程师，研究方向：船舶电子设备结构设计。2017年第5期舰船电子工程1472A=1.6´(0.55+0.6)´2=3.68(m)对流1机柜底面

6、和底面的表面积为2A=A=0.6´0.55=0.33(m)23综上，在自然对流换热状态下，机柜的对流换辐射辐射热总热量为热热ΦC=Φ1+Φ2+Φ3=173.66(W)源源2.2辐射换热根据基尔霍夫定律，实际物体的辐射力与同温度下黑体的辐射力之比为黑度（也叫黑率），黑度的大小取决于物体的材料、温度及其表面状态（如粗导热糙度、氧化程度和涂覆情况等），得到机柜的辐射热图2电子机柜热路图量计算公式如式（3）T42.1空气自然对流换热Φ=AεEb=Aε(5.67´())（3）100通过机柜外壁所传递的热量为式中：ε为黑度

7、；T为温度（K）。Φ=hADt（1）该机柜的总面积为kn2h=C(Gr×Pr)（2）A=A+A+A=(3.68+0.33´2)=4.34(m)Ds123βgD3DtμC根据机柜的表面涂层，黑度为0.8，机柜的辐射pGr=，Pr=v2k散热总热量为式中：h为对流换热系数(W/(m2×°C))；A为散热面TT1424Φ=Aε(5.67´(()-()))Rs2100100积(m)；Dt为温度差(°C)；k为导热系数44=4.34´0.8´5.67´(3.18-3.03)(W/(m×°C))；D为是特征尺寸(m)；C，

8、n为系数，取=353.79(W)值如表1；Gr为葛拉晓夫数；Pr为普朗特数；β为2.3传导散热体积膨胀系数；v为运动粘度；μ为粘度；C为比p机柜的热量可以通过底部的8个M12不锈钢热。螺钉传导散热，其传热量可以通过式（4）计算：表1系数C，n取值表Φ=kADt（4）δCn特征尺寸D式中：δ为厚度(m)。侧壁0.591/4高度该机柜传导散热量为顶面0.541/4正方形取边长216´π´0