換熱器原理與設計第二章電子設備用肋片式散熱器課件

第2章電子設備用肋片式散熱器2.1概述2.2肋片散熱器的傳熱性能2.3肋片散熱器設計2.4肋片散熱器在工程應用中的若干問題通過肋片的導熱第三類邊界條件下通過平壁的一維穩(wěn)態(tài)導熱：為了降低元器件溫度可以采取哪些措施?減小熱阻：

a)金屬壁一般很薄(很小)、熱導率很大，故導熱熱阻一般可忽略b)增大h1、h2，但提高h1、h2并非任意的c)增大換熱面積A也能增加傳熱量工程中常用的肋片⑴等截面肋：矩形肋，圓形肋等（圖2-1a、b）⑵變截面肋：梯形肋，三角形肋等（圖2-1c、d）在一些換熱設備中，加裝肋片是增大換熱面積的重要手段肋壁：直肋、環(huán)肋；等截面、變截面2肋片效率

為了從散熱的角度評價加裝肋片后換熱效果，引進肋片效率增加的換熱面其換熱情況不同與基面2.2肋片散熱器的傳熱性能取如圖所示的單個等截面矩形肋進行分析。肋片分析的前提：⑴肋片材料的導熱系數(shù)λ為常數(shù)；⑵肋片表面的對流換熱系數(shù)α為常數(shù)；⑶周圍環(huán)境溫度為常數(shù)；⑷肋高l遠大于肋厚δ；⑸肋片內部無熱源。定義肋效率：在上述分析條件下，通過能量守恒定律及傅立葉導熱定律，可以得到肋片效率的計算公式為：

α——對流換熱系數(shù)； λ——肋片導熱系數(shù)

U——橫截面周長；lc——當量肋高；AC——橫截面面積。圖2－14圖2－15熱阻二、針肋散熱器空氣垂直流過交叉排列圓形和菱形針肋的準則方程式中Re=ud/ν，其中u為空氣流速，d為針徑，ν為空氣運動粘度。定性溫度取針狀散熱器表面平均溫度與環(huán)境空氣溫度的算術平均。針肋的效率：⑴圓柱形針肋：⑵矩形針肋：其中d為圓柱形針肋的直徑，U為矩形針肋的橫截面周長，A為橫截面積，α為由上面準則方程得出的肋表面對流換熱系數(shù)，λ為肋材料的導熱系數(shù)。三、肋片參數(shù)的優(yōu)化在工程設計中，肋片高度：過份增加高度，不僅散熱量不增加，相反地還將增加肋片重量。表2-1給出了幾種肋片（圖2-8）的設計參數(shù)值。6.4肋片散熱器在工程應用中的若干問題一、散熱器生產(chǎn)、使用的技術要求⑴一般均選用鋁材（或鋁型材）作為散熱器的材料；⑵為提高散熱器的輻射散熱能力，其表面應進行提高表面黑度的處理，表面顏色可按需要任選；⑶散熱器與功率器件的安裝表面應光潔、平整。可加導熱膏、導熱脂或導熱橡膠片等；⑷散熱器與安裝面之間不應出現(xiàn)跳火、擊穿等跡象，其電絕緣性、耐熱性和耐濕性應按有關標準進行檢測；⑸散熱器應按有關標準進行測試，其熱阻值不應超過許用偏差范圍。三、合理選用散熱器，降低散熱器熱阻

圖2-11為安裝于散熱器上的功率器件等效熱路圖：其中：——功率器件的內熱阻，通常由器 件的制造廠家提供。范圍一般 為0.8～2.0K/W。——器件殼體直接向周圍環(huán)境的換` 熱熱阻，稱為器件的外熱阻， 其值可由表2-5選取。——器件與散熱器安裝面之間的接 觸熱阻（參照表2-4選?。！崞鳠嶙琛Ｓ捎谶h大于其它熱阻值，因此總