散热公式.doc

9.3.2 机箱（柜）表面自然对流散热
对在海平面任意方向尺寸小于600mm 的机箱（柜），表面的自然对流换热可以用下列简
化公式计算：
Q2=2.5CA△t1.25/D0.25
其中，Q2---表面自然对流散热量，W
C---系数，水平板时，热面朝上为0.54，朝下为0.27；竖平板时为0.59
A---散热面积，m2
△t---换热表面与流体（空气）的温差，℃
D---特征尺寸，对于竖平板或竖圆柱，特征尺寸为高度H，其它，为（长+宽）/2，m
9.3.3 机箱的开孔设计
当Q1+Q2 小于机箱（柜）的总功耗时，必须在机箱（柜）上开通风孔，使冷空气从机箱
（柜）的底部进入，热空气从顶部排出。通风孔的面积为：
18
S=(Q-Q1-Q2)/(2.4X10-3·H0.5·△t1.5)
其中，S---进（出）风口面积，cm2
Q---机箱（柜）总功耗，W
H---机箱（柜）的高度，cm
△t---机箱（柜）的温升，℃
小机箱的通风孔面积可从下图6 查得：

强迫对流换热计算
Q=hcAΔt
其中：Q--强迫对流的换热量，W
A--散热表面面积(m2)，若散热体为印制板，则散热表面积为1.3 倍的单面面积，因
为背面散热量大约为前面的30%。
Δt--风道内主器件表面温度与机箱内温度之差℃。
hc--对流换热系数，与风道尺寸形状有关。

hc 可按下面计算：
（1）准则方程
雷诺数Re 的计算公式为：
Re=ρvD/μ
其中，ρ--流体的密度，kg/m3；
v--流体流速，m/s；
μ--流体动力粘度，Pa.s；
D--特征尺寸，m。
强迫对流换热准则方程见下表4：
表4 强迫对流换热准则方程
换热表
面形状
Re
范围
流态 准则方程 特征尺
寸
管内
流动
<2200
>104
层流
紊流
Nu=1.86(RePrD/l)1/3(μl/μw)0.14
Nu=0.023Re0.8Pr0.4
其中，D--特征尺寸，m；
l--管长，m；
μl--平均温度下流体的动
力粘度Pa；
μw--壁温下流体的动力粘
度，Pa
内径或
当量直
径
沿平板
流动（或
平行柱
体流动）
<105
>105
层流
紊流
Nu=0.66Re0.5
Nu=0.032Re0.3
沿流动
方向长
度
而努谢尔特数Nu 为：
Nu=hcD/λ
其中，hc--对流换热系数，W/(m2·℃)；
D--特征尺寸，m；
λ--流体的导热系数，W/(m·℃)
（2）hc=JCpGPr
-2/3
其中，Cp--定压空气比热容，J/(kg•℃)，见附录C
G--通道的单位面积的质量流量，kg/(m2•s)
Pr--普朗特数，见附录C
J--考尔本数，取决于雷诺数Re 及通风道结构尺寸与形状。
当 200≤Re≤1800,风道为矩形，长宽比≥8 时
风道为正方形时
98 . 0e
R
J = 6
Q/ZX 04.101.11–2003
20
当 104≤Re≤1.3×105,紊流时
、
当 400≤Re≤1500，通道为扁平肋片式冷板时
上面，单位面积的质量流量G=qm/A，其中qm 为质量流量，A 为通风道横截面积。
qm=Ф/(Cp△t)=ρqv
其中，Φ--热流量，W；
ρ--空气密度，kg/m3；
qv--体积流量，m3/s。

散热器强迫风冷散热表达式为：
P h A t c = Δ
−2 / 3 c p r h JC GP
P −散热器对流散掉的热量，卡/秒（卡是否应换算为焦耳？CM 换算成m？）
− c h 对流换热系数， W /m2 •℃
A −散热器总散热面积，m2
Δt −散热器表面温度与环境温度之差，℃
− p C 定压比热容，J /(Kg •℃),见附录C 干燥空气的物性参数。
− r P 普朗特数，见附录C。
G −通道的单位面积的质量流量，Kg /(m2 • s)
A
q
G = m ， m v q = ρq ； − m q 质量流量；ρ −空气密度，Kg /m3； − v q 体积流量，m3 / s
J −考尔本数，它取决于雷诺数e R 及风道结构与形状。
0.7
0.72
e R
J = ，
μ μ
ρ e e
e
R = vd = Gd
μ −动力粘度，Pa • S
− e d 每个通道的当量直径
12.3.2.2 散热器强迫风冷散
1）散热器总热阻：
ja jc cs sa θ =θ +θ +θ
或 jc cs sa
j a
P
T T
=θ +θ +θ
−
其中：
P —半导体器件耗散功率，W ；
j T —半导体器件结温，℃；
a T —环境温度，℃；
ja θ —总热阻，℃/W ；
jc θ —半导体器件内热阻，即结到壳的热阻，℃/W ；
θcs—半导体器件与散热器之间介质的接触热阻，即壳到散热器的热阻，℃/W ；
θsa—散热器热阻，即散热器到周围环境空气的热阻；