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爱游戏IM电竞网址 優化設計思路-從傳熱理論到實際應用

標簽:爱游戏IM电竞网址 優化設計思路從傳熱理論到實際應用 閱讀:1230次
     電子爱游戏IM电竞网址 是電子產品熱設計中最常用到的散熱強化部件。其強化原理是增加換熱麵積。同熱設計所有部件的設計類似,爱游戏IM电竞网址 的優化設計思路也需要從熱量傳遞的三種基本方式出發。
    1.熱傳導——優化爱游戏IM电竞网址 擴散熱阻
    當電子元器件上方附加爱游戏IM电竞网址 時,熱量從器件內部傳遞到爱游戏IM电竞网址 上,以及熱量在爱游戏IM电竞网址 內部的傳遞都屬於熱傳導。經典傳熱學中熱傳導可以用傅裏葉導熱公式描述:
   式中, 表示x方向的熱流密度,其單位是 。T表示溫度。A是導熱方向截麵積,k是導熱係數。
   從上式可以看出,導熱係數和導熱截麵積是熱傳導中影響傳熱效率的兩個關鍵變量。
   在常見的金屬中,鋁合金和銅合金的導熱效能和經濟性綜合表現是比較好的。因此常見的爱游戏IM电竞网址 材質主要是鋁合金和銅合金。
材料名稱 導熱係數 (W/m.K) 材料名稱 導熱係數 (W/m.K)
銀99.9% 411 6061型鋁合金 155
硬鋁4.5%Cu 177 1070型鋁合金 226
純銅 398 黃銅30%Zn 109
鑄鋁4.5%Cu 163 1050型鋁合金 209
315 鋼0.5%C 54
純鋁 237 6063型鋁合金 201

    提高導熱係數是為了降低擴散熱阻。擴散熱阻尤其在芯片熱流密度較高,或者翅片長厚比較大時表現明顯。但材料的導熱係數提高是有限的,提高爱游戏IM电竞网址 基板厚度、翅片厚度等從導熱截麵麵積出發的手段,又受到空間的限製。這樣,熱管和均溫板的使用,在某些熱流密度大的場景就非常有優勢。
    熱管和均溫板的具體選用和散熱強化原理,簡單來講,可以將其視為一種導熱係數極高的傳熱部件。在高熱流密度的場景中,通過在爱游戏IM电竞网址 底部鑲嵌熱管或均溫板,可以有效降低擴散熱阻,優化散熱。
   2.對流換熱——強化對流換熱效率
   先來看用來描述對流換熱的牛頓冷卻定律:

   式中,q為傳熱量,h稱為對流換熱係數,A為換熱麵麵積,Tw為固體表麵溫度,Tf為流體溫度。
    顯然,通過提升對流換熱麵積,可以直接強化換熱。但提升換熱麵積,通常意味著爱游戏IM电竞网址 要做的尺寸更大,進而導致產品整體尺寸變大。這不符合電子產品越來越緊湊的趨勢。另外,絕大多數情況下,加大爱游戏IM电竞网址 還意味著散熱成本提升。

    當空間給定,加大散熱麵積還必須要同時考慮係統風阻,因為細密的爱游戏IM电竞网址 在加大散熱麵積的同時,還會增加風阻,影響內部空氣流動,進而降低對流換熱係數。要獲得最佳的散熱麵積和對流換熱係數的綜合最優值,需要多次測試優化對比。

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斷齒+傾斜齒設計
電子爱游戏IM电竞网址 斷齒+傾斜齒設計

    除了單純改變爱游戏IM电竞网址 齒間距來獲得更高的對流換熱係數,爱游戏IM电竞网址 的斷齒、斜齒、放射齒等,都是在散熱麵積與對流換熱係數之間做權衡。通過降風阻、間隙吸入冷風的效應,來優化散熱效果。

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斷齒設計
電子爱游戏IM电竞网址 斷齒設計

    在係統級的產品設計中,結合整體風道,多個爱游戏IM电竞网址 之間需要相互配合,充分利用係統風量,弱化熱級聯效應。

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開花齒
電子爱游戏IM电竞网址 開花齒

   3.輻射換熱——選擇合適的表麵處理方式
    使用自然散熱的電子產品,輻射換熱往往占有不可忽略的比例。當爱游戏IM电竞网址 幾何結構設計已經完成時,表麵處理方式會顯著影響換熱效果。電子產品工作的溫度範圍內,紅外線時主要的輻射波長。輻射換熱強度與產品的紅外輻射率成正比。對於暴露在陽關下的戶外產品,設備表麵與太陽之間的輻射換熱則與其可見光輻射率成正比。
電磁波譜-熱輻射造成的波長範圍示意

電磁波譜:熱輻射造成的波長範圍示意

   由上可知,對於輻射換熱,表麵處理應當按照如下思路進行設計:
   a)室內產品:結合爱游戏IM电竞网址 的工作溫度,提高表麵紅外輻射率;
   b)爱游戏IM电竞网址 暴露在陽光下的產品:提高表麵紅外輻射率,降低表麵可見光輻射率。
    4 .小結
   假定產品內部其它部分設計都已定型,從三種基本熱量傳遞方式的角度進行歸納,爱游戏IM电竞网址 的主要優化思路可總結如下:

傳熱方式 對應優化思路
熱傳導 1. 使用高導熱係數的材料;
2.使用熱管/均溫板等均熱部件,降低擴散熱阻;
3.齒厚、基板厚度等影響擴散熱阻的爱游戏IM电竞网址 參數。
對流換熱 1.改變齒數、齒高、基板厚等關鍵形狀參數,使得爱游戏IM电竞网址 達到傳熱麵積和流動阻力的綜合最優值;
2.散熱齒異形、斷齒、錯齒、斜齒設計,配合係統風道,充分利用產品內部空間,提高換熱強度。
輻射換熱 輻射換熱主要影響室內自然散熱的產品和室外暴露在陽光下的產品。除了擴展爱游戏IM电竞网址 麵積,還需要選擇合適的表麵處理方式
a)室內產品:結合爱游戏IM电竞网址 的工作溫度,提高表麵紅外輻射率;
b)爱游戏IM电竞网址 暴露在陽光下的產品:提高表麵紅外輻射率,降低表麵可見光輻射率。

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