【讨论】散热在结构设计中的应用___专栏！

风路设计方法
v 自然冷却的风路设计
Ø 设计要点
ü 机柜的后门(面板)不须开通风口。
ü 底部或侧面不能漏风。
ü  应保证模块后端与机柜后面门之间有足够的空间。
ü  机柜上部的监控及配电不能阻塞风道，应保证上下具有大致相等的空间。
ü  对散热器采用直齿的结构,模块放在机柜机架上后,应保证散热器垂直放置,即齿槽应垂直于水平面。对散热器采用斜齿的结构,除每个模块机箱前面板应开通风口外,在机柜的前面板也应开通风口。
风路设计方法
v 自然冷却的风路设计
Ø 设计案例
风路设计方法
v 自然冷却的风路设计
Ø 典型的自然冷机柜风道结构形式
风路设计方法
v 强迫冷却的风路设计
Ø 设计要点
ü 如果发热分布均匀， 元器件的间距应均匀，以使风均匀流过每一个发热源.
ü 如果发热分布不均匀，在发热量大的区域元器件应稀疏排列，而发热量小的区域元器件布局应稍密些，或加导流条，以使风能有效的流到关键发热器件。
ü 如果风扇同时冷却散热器及模块内部的其它发热器件，应在模块内部采用阻流方法，使大部分的风量流入散热器。
ü  进风口的结构设计原则：一方面尽量使其对气流的阻力最小，另一方面要考虑防尘，需综合考虑二者的影响。
ü  风道的设计原则
       风道尽可能短，缩短管道长度可以降低风道阻力；
       尽可能采用直的锥形风道，直管加工容易，局部阻力小；
       风道的截面尺寸和出口形状，风道的截面尺寸最好和风扇的出口一致，以避免因变换截面而增加阻力损失，截面形状可为园形，也可以是正方形或长方形；
风路设计方法
v 强迫冷却的风路设计
Ø 典型结构
风路设计方法
v 强迫冷却的风路设计
Ø 电源系统典型的风道结构-吹风方式
风路设计方法
热设计的基础理论
v 自然对流换热
Ø 大空间的自然对流换热
          Nu=C(Gr.Pr)n.
                 定性温度： tm=(tf+tw)/2
                定型尺寸按及指数按下表选取
散热器的设计方法
v 散热器冷却方式的判据

Ø 对通风条件较好的场合：散热器表面的热流密度小于0.039W/cm2，可采用自然风冷。
Ø 对通风条件较恶劣的场合：散热器表面的热流密度小于0.024W/cm2，可采用自然风冷。
v 散热器强迫风冷方式的判据
Ø 对通风条件较好的场合，散热器表面的热流密度大于0.039W/cm2而小于0.078W/cm2，必须采用强迫风冷。
Ø 对通风条件较恶劣的场合： 散热器表面的热流密度大于0.024W/cm2而小于0.078W/cm2，必须采用强迫风冷。
散热器的设计方法
v 散热器设计的步骤
     
     通常散热器的设计分为三步
    1:根据相关约束条件设计处轮廓图。
    2:根据散热器的相关设计准则对散热器齿厚、齿的形状、齿间距、基板厚度进行优化。
    3:进行校核计算。
散热器的设计方法
v 自然冷却散热器的设计方法

Ø 考虑到自然冷却时温度边界层较厚，如果齿间距太小，两个齿的热边界层易交叉，影响齿表面的对流，所以一般情况下，建议自然冷却的散热器齿间距大于12mm，如果散热器齿高低于10mm，可按齿间距≥1.2倍齿高来确定散热器的齿间距。
Ø 自然冷却散热器表面的换热能力较弱，在散热齿表面增加波纹不会对自然对流效果产生太大的影响，所以建议散热齿表面不加波纹齿。
Ø 自然对流的散热器表面一般采用发黑处理，以增大散热表面的辐射系数，强化辐射换热。
Ø 由于自然对流达到热平衡的时间较长，所以自然对流散热器的基板及齿厚应足够，以抗击瞬时热负荷的冲击，建议大于5mm以上。
散热器的设计方法
v 强迫冷却散热器的设计方法

Ø 在散热器表面加波纹齿，波纹齿的深度一般应小于0.5mm。
Ø 增加散热器的齿片数。目前国际上先进的挤压设备及工艺已能够达到23的高宽比，国内目前高宽比最大只能达到8。对能够提供足够的集中风冷的场合，建议采用低温真空钎焊成型的冷板，其齿间距最小可到2mm。
Ø 采用针状齿的设计方式，增加流体的扰动，提高散热齿间的对流换热系数。
Ø 当风速大于1m/s(200CFM)时，可完全忽略浮升力对表面换热的影响。

散热器的设计方法
v 在一定冷却条件下，所需散热器的体积热阻大小的选取方法
散热器的设计方法
v 在一定的冷却体积及流向长度下，确定散热器齿片最佳间距的大小的方法
散热器的设计方法
v 不同形状、不同的成型方法的散热器的传热效率比较
散热器的设计方法
v 散热器的相似准则数及其应用方法
v 机箱的热设计计算
Ø 密封机箱
       WT=1.86(Ss+4St/3+2Sb/2)Δt 1.25+4σεTm3ΔT

Ø 对通风机箱
     WT=1.86(Ss+4St/3+2Sb/2)Δt 1.25+4σεTm3ΔT+1000uAΔT

Ø 对强迫通风机箱
WT=1.86(Ss+4St/3+2Sb/2)Δt 1.25+4σεTm3ΔT+ 1000QfΔT
热设计的计算方法
热设计的计算方法
v 自然冷却时进风口面积的计算
      
      在机柜的前面板上开各种形式的通风孔或百叶窗，以增加空气对流，进风口的面积大小按下式计算：
                    Sin=Q/(7.4×10-5 H×Δt 1.5)
                           s-通风口面积的大小，cm2
                          Q-机柜内总的散热量，W
                          H-机柜的高度，cm，约模块高度的1.5-1.8倍，
                         Δt=t2-t1－内部空气t2与外部空气温度 t1  之差  ， ℃
            出风口面积为进风口面积的1.5-2倍
热设计的计算方法
v 强迫风冷出风口面积的计算
Ø 模块
      有风扇端的通风面积:
                    Sfan=0.785(φin2－φhub2)
      无风扇端的通风面积S=(1.1-1.5) Sfan
Ø 系统
       在后面板(后门)上与模块层对应的位置开通风口，通风口的面积大小应为：
                    S＝(1.5-2.0)(N×S模块)
                    N---每层模块的总数
                   S模块---每一个模块的进风面积
v 实际冷却风量的计算方法

          q`=Q/(0.335△T)
               q`---实际所需的风量，M3/h
               Q----散热量，W
               △T-- 空气的温升，℃，一般为10－15℃。
     确定风扇的型号经验公式：
    按照1.5-2倍的裕量选择风扇的最大风量：
         q=(1.5-2)q`  按最大风量选择风扇型号。

附：这是我们公司在热设计上的一个指南，我们是做3G功放，对热冷却要求高。
在这里借帮主的地方借花献佛；望版主适当的给加分。

我是做电器的，接触过不少电热器具是这样进行散热的。
于器具底部开进风栅，利用热风上流的特性，只要在器具的上部也设置相应的通风口，便形成一套很有效率的自下而上的对流系统了。很多电器把线路板设在底部进风栅的上面，以此对IC及变压器等元件进行降温。

写得真好，
顶

谢谢各位!

哇 哇 哇 写的太棒了 只是散热后的后遗症 噪音部份要如何降低? 希望有经验的各位大哥分享一下经验吧

原帖由 dingyi 于 2003-6-14 13:01 发表

  
以前做INTEL的散热片时平坦度一般都是要求在0.15以下的

不是吧，我以前给IBM做的cooler ,平面度可是要求在0.08左右啊``

原帖由 jimy 于 2003-10-16 03:26 发表

  
anysys , pro-mechanicar 結構模擬
  
flothem  IcePak           熱流電子模擬
  
star-CD , star-LT          流體模擬
  
一般目前流行這些,國內剛開始.
從經驗設計轉化向分析設計.
  
我做散 ...

老大，我也是要用到icepak，只是目前这方面的资料太少了，又没有找到相关的书，能否上传点学习资料啊？不胜感激~~~~···！！！！！！！！1

诸位都是高手，小弟在此谢过，虚心学习中...

不知有没有有关notebook方面的散热资料。

原帖由 berlin99 于 2003-6-2 08:41 发表
不知有没有相关的cae软件，可以将散热情况有效地模拟出来～～～～～～～～

有FLOTHERM和 Icepak 不过会的人不多啊