9 熱設(shè)計(jì)的基本原理
9.1 傳熱的基本方式
熱量的傳遞有三種基本方式：傳導(dǎo)、對(duì)流換熱和輻射換熱，它們可以單獨(dú)出現(xiàn)，也可能兩種或三種形式同時(shí)出現(xiàn)。但是對(duì)于不同的散熱系統(tǒng)，一般只有一種或幾種散熱方式起主導(dǎo)作用，其它方式可以忽略。我們?cè)趯?duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理的選?。?br /> （1）對(duì)于密閉的系統(tǒng)或自然冷卻系統(tǒng)，一般需要同時(shí)考慮以上三種傳熱方式；
（2）對(duì)于強(qiáng)迫對(duì)流冷卻系統(tǒng)，只需考慮導(dǎo)熱和對(duì)流；
（3）對(duì)于室外設(shè)備，必須考慮太陽輻射因素。
9.1.1 傳導(dǎo)
9.1.2 對(duì)流
9.1.3 輻射

9.2 散熱方法的選擇
9.2.1 冷卻方法的選擇
選擇冷卻方法時(shí)，主要考慮下列因素：設(shè)備的熱流密度、體積功率密度及溫升等。一般地說，熱流密度小于0.08W/cm2，采用自然冷卻方式；熱流密度超過0.08W/cm2， 體積功率密度超過0.18W/cm3，須采用強(qiáng)迫風(fēng)冷方式。當(dāng)然，應(yīng)用上述這個(gè)判據(jù)是有前提的：一是上述方法是假設(shè)熱量均勻分布在整個(gè)設(shè)備的體積中；二是設(shè)備內(nèi)的熱量能充分地傳到設(shè)備表面。
10 散熱風(fēng)道設(shè)計(jì)
10.1 風(fēng)道設(shè)計(jì)的基本原則
10.1.1 風(fēng)道設(shè)計(jì)是熱設(shè)計(jì)中的重要工作，屬于系統(tǒng)方案階段的工作，風(fēng)道由機(jī)箱（插箱）、單板（元器件）、模塊、進(jìn)/出風(fēng)口等組成，依靠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)；
10.1.2 根據(jù)散熱方式的不同，風(fēng)道可以分為自然散熱風(fēng)道和強(qiáng)迫散熱風(fēng)道，對(duì)于使用空調(diào)/換熱器的系統(tǒng)，又包括內(nèi)風(fēng)道和外風(fēng)道；
10.1.3 通過風(fēng)道設(shè)計(jì)，要達(dá)到的目標(biāo)是：降低系統(tǒng)的壓力損失，保證有足夠的空氣流量通過發(fā)熱源；并保證流過關(guān)鍵熱源的風(fēng)速；防止風(fēng)道中產(chǎn)生空氣回流；防止空氣短路；防止系統(tǒng)中發(fā)熱部件（插箱）的相互影響；
10.1.4 在風(fēng)道設(shè)計(jì)中，需要注意的方面包括：
（3） 盡量減少系統(tǒng)的壓力損失。要避免風(fēng)道的驟然擴(kuò)展和驟然收縮；盡可能采用直通風(fēng)道，在氣流急劇轉(zhuǎn)彎的地方，應(yīng)采用導(dǎo)風(fēng)板使氣流逐漸轉(zhuǎn)向；風(fēng)道中，下游的截面積要大于上游的截面積；強(qiáng)迫風(fēng)冷中，風(fēng)機(jī)離被冷卻單板的距離最小要大于1 倍的風(fēng)機(jī)厚度，對(duì)于吹風(fēng)，建議大于1U，推薦為2U；對(duì)于抽風(fēng)，建議為1U；風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)空間（吹風(fēng)）和出風(fēng)空間（抽風(fēng)）要求不小于1U，建議為2U；PCB 插板的導(dǎo)軌和加強(qiáng)筋，尺寸要盡可能小，底板、屏蔽板、隔熱板、PCB板和電纜的位置應(yīng)使氣流暢通，不要阻斷或妨礙空氣流動(dòng)；對(duì)于通風(fēng)的網(wǎng)孔，在滿足EMC 和其它要求的前提下，首先，開孔率要盡可能大，其次，在開孔率相同的情況下，盡可能選當(dāng)量直徑大的孔；
（4） 風(fēng)道的選擇。一般插框熱耗在300W 以下時(shí)，可以由多個(gè)插框組成一個(gè)風(fēng)道，熱耗小的插框位于機(jī)柜底部；對(duì)于插框熱耗大于500W 時(shí)，優(yōu)先采用獨(dú)立的風(fēng)道，如果經(jīng)分析沒有問題，也可以兩個(gè)插框組成一個(gè)風(fēng)道；對(duì)于熱耗大于1000W 的

插框，建議采用獨(dú)立的散熱風(fēng)道；
（5） 風(fēng)道的密封與隔離。每個(gè)風(fēng)道要求有明確的進(jìn)、出風(fēng)口，其余部分應(yīng)該密封，保證配合間隙小于2mm；對(duì)于不同的風(fēng)道，要求隔離，如自然散熱的風(fēng)道與強(qiáng)迫風(fēng)冷的風(fēng)道，自帶冷卻的模塊與其它的風(fēng)道等；對(duì)于不同的風(fēng)道之間，還要防止氣流短路，即一個(gè)風(fēng)道的出風(fēng)成了另一個(gè)風(fēng)道的進(jìn)風(fēng)。
（6） 在插箱（子架）中，當(dāng)有空槽位，需要裝假面板時(shí)，應(yīng)在假面板上裝一塊相同大小的零件來代替原來的PCB 板，且該零件的設(shè)計(jì)，要能防止流體的短路，不影響插箱（子架）中其它部分的散熱。
（7） 降低風(fēng)道中的噪聲。在滿足系統(tǒng)散熱要求的前提下，盡可能選用轉(zhuǎn)速較低的風(fēng)機(jī)；采用風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)；使風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口與結(jié)構(gòu)件的距離加大；去除風(fēng)機(jī)的防護(hù)罩，替以警示標(biāo)識(shí)；防止風(fēng)道中風(fēng)速較高的地方，存在縫隙。
（8） 在風(fēng)道設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用專用的進(jìn)、出風(fēng)口，且進(jìn)、出風(fēng)口盡量遠(yuǎn)離，防止氣流短路。對(duì)于可能靠墻安裝的設(shè)備，進(jìn)、出風(fēng)口不能位于設(shè)備后部，或者其后部離墻或其它設(shè)備的距離要大于100mm；對(duì)于可能并排安裝的設(shè)備，進(jìn)、出風(fēng)口不能在設(shè)備的兩側(cè)。一般進(jìn)風(fēng)孔設(shè)置在機(jī)柜（箱）下側(cè)或底部，出風(fēng)口在機(jī)柜（箱）上側(cè)或頂部，考慮防塵的需要，進(jìn)風(fēng)口盡可能避免位于機(jī)柜底部；當(dāng)系統(tǒng)熱耗大時(shí)，要避免出風(fēng)口正對(duì)設(shè)備正面人員操作的地方；
（9） 風(fēng)量在系統(tǒng)中盡可能均勻分布，或根據(jù)系統(tǒng)情況，集中冷卻發(fā)熱部分，但要注意的是：在局部低速區(qū)或回流區(qū)，不能有發(fā)熱量大的器件；對(duì)于多風(fēng)道的系統(tǒng)，要注意風(fēng)量的匹配，可以采用阻尼網(wǎng)孔。
10.2 常用的散熱風(fēng)道
見附錄D。

標(biāo)簽： 點(diǎn)擊： 評(píng)論: