散热器选择及散热计算
散热器选择及散热计算
散热器选择及散热计算
摘要：
散热器是工业生产过程中非常重要的设备，它能有效地降低设备温度，提高设备的工作效率和寿命。
本文将介绍散热器的选择原则和散热计算方法，以便工程师和设计师能够正确选用散热器并进行散热设计。
1.引言
散热器在工业生产中的重要性和应用领域。
选择合适的散热器能有效提高设备的工作效率。
2.散热器的选择原则
根据散热器的工作原理和设计参数，选择合适的散热器。
考虑到散热器的材料、结构和散热介质等因素。
综合考虑散热器的性能和经济性。
3.散热计算方法
根据设备的功率和工作环境等因素，进行散热计算。
介绍常用的散热计算公式和方法。
通过实例说明散热计算的步骤和注意事项。
4.散热器参数的调整和优化
根据实际需求和工作环境，调整散热器的参数。
介绍影响散热器性能的因素和调整方法。
通过实验和模拟计算，优化散热器的设计。
5.实例分析
选取一个实际工程案例，介绍散热器选择和散热计算的具体过程。
分析不同散热器参数对散热效果的影响。
总结散热器设计和选用的经验和教训。
6.结论
通过本文的介绍，工程师和设计师可了解散热器的选择原则和散热计算方法。
正确选用和设计散热器，能提高设备的工作效率和寿命。
本文详细介绍了散热器的选择原则和散热计算方法，并通过实例分析和实验验证，阐述了散热器参数的调整和优化，以期帮助工程师和设计师正确选用和设计散热器，提高设备的工作效率和寿命。
散热器尺寸设计计算方法
散热器尺寸设计计算方法1.散热器面积计算：散热器的面积是散热效果的关键因素之一、根据散热器的材料、形状和工况要求，可以计算出散热器需要的面积。
常用的计算公式如下：A=Q/(U*ΔT)其中，A为散热器面积（m^2），Q为需要散热的功率（热量，W），U为散热器的总传热系数（J/(m^2·s·K)），ΔT为散热器的温差（K）。
2.散热器尺寸计算：散热器的尺寸也是影响散热效果的重要参数。
常用的尺寸设计计算方法有以下几种：（1）翅片间距计算：翅片间距是翅片散热器的一个重要参数，影响散热器的散热面积。
一般情况下，翅片间距需要与相邻的翅片高度相等，以确保散热面积充分利用。
翅片间距计算公式如下：S=H/(N+1)其中，S为翅片间距（m），H为散热器的高度（m），N为翅片数量。
（2）翅片厚度计算：翅片厚度会影响散热器的散热效果和机械强度，一般情况下，翅片厚度越小，散热效果越好。
根据散热器的散热面积和翅片的数量，可以计算出翅片的厚度。
翅片厚度计算公式如下：T=A/(N*L)其中，T为翅片厚度（m），A为散热器的面积（m^2），N为翅片数量，L为散热器的长度（m）。
（3）散热管直径计算：散热管的直径也是散热器的一个重要尺寸参数。
直径越大，散热效果越好，但同时也会增加材料成本。
根据散热器的总传热系数和散热管的数量，可以计算出散热管的直径。
D=sqrt((4Q)/(P*π*N))其中，D为散热管的直径（m），Q为需要散热的功率（W），P为散热管的壁厚（m），N为散热管的数量。
除了上面介绍的计算方法，根据具体的散热要求和特殊情况，也可以采用一些其他的尺寸设计计算方法。
需要根据实际情况选择合适的计算方法，确保散热器的散热效果和稳定性。
散热器散热量计算
散热器散热量计算散热器散热量计算；散热量是散热器的一项重要技术参数，每一种散热器出；现介绍几种简单的计算方法：；（一）根据散热器热工检验报告中，散热量与计算温差；铜铝复合74×60的热工计算公式（十柱）是：；Q=5.8259×△T（十柱）；1.标准散热热量：当进水温度95℃,出水温度70；十柱散热量:；Q=5.8259×64.5=1221.4W；每柱散热量；1224.4W÷散热器散热量计算散热量是散热器的一项重要技术参数，每一种散热器出厂时都标有标准散热量（即△T=64.5℃时的散热量）。
但是工程所提供的热媒条件不同，因此我们必须根据工程所提供的热媒条件，如进水温度、出水温度和室内温度，计算出温差△T，然后根据各种不同的温差来计算散热量，△T的计算公式：△T＝（进水温度+出水温度）／2-室内温度。
现介绍几种简单的计算方法：（一）根据散热器热工检验报告中，散热量与计算温差的关系式来计算。
在热工检验报告中给出一个计算公式Q=m×△Tn,m和n在检验报告中已定，△T可根据工程给的技术参数来计算，例：铜铝复合74×60的热工计算公式（十柱）是：Q=5.8259×△T （十柱）1.标准散热热量：当进水温度95℃,出水温度70℃,室内温度18℃时：△T =（95℃+70℃）/2-18℃=64.5℃十柱散热量:Q=5.8259×64.5 =1221.4W每柱散热量1224.4 W÷10柱＝122 W／柱2.当进水温度80℃,出水温度60℃,室内温度18℃时：△T =（80℃+60℃）/2-18℃=52℃十柱散热量:Q=5.8259×52 =926W每柱散热量926 W÷10柱＝92.6W／柱3.当进水温度70℃,出水温度50℃,室内温度18℃时：△T =（70℃+50℃）/2-18℃=42℃十柱散热量:Q=5.8259×42 =704.4W每柱散热量704.4W ÷10柱＝70.4W／柱（二）从检验报告中的散热量与计算温差的关系曲线图像中找出散热量：我们先在横坐标上找出温差，例如64.5℃，然后从这一点垂直向上与曲线相交M点，从M点向左水平延伸与竖坐标相交的那一点，就是它的散热量（W）。
散热器选择及散热计算
暖气片散热片选择及散热计算热性能相同发热元器件布置：显示PCB上安装IC(0．3W)，LSI(1．5W)时温度上升的实测值。
按(a)排列，IC的温度上升值是18℃-30℃，LSI温度上升值是50℃。
按(b)排列，LSI温度上升值是40℃，比(a)排列还要低10℃。
因此，具有相同水平的耐热元件混合排列时，基本排列顺序是：耗电大的元件、散热性差的元件应装在上风处。
2 高发热器件加散热器、导热板当PCB中有少数器件发热量较大时(少于3个)时，可在发热器件上加散热器或导热管，当温度还不能降下来时，可采用带风扇的散热器，以增强散热效果。
当发热器件量较多时(多于3个)，可采用大的散热罩(板)，它是按PCB板上发热器件的位置和高低而定制的专用散热器或是在一个大的平板散热器上抠出不同的元件高低位置。
将散热罩整体扣在元件面上，与每个元件接触而散热。
但由于元器件装焊时高低一致性差，散热效果并不好。
通常在元器件面上加柔软的热相变导热垫来改善散热效果。
2通过PCB板本身散热目前广泛应用的PCB板材是覆铜／环氧玻璃布基材或酚醛树脂玻璃布基材，还有少量使用的纸基覆铜板材。
这些基材虽然具有优良的电气性能和加工性能，但散热性差，作为高发热元件的散热途径，几乎不能指望由PCB本身树脂传导热量，而是从元件的表面向周围空气中散热。
但随着电子产品已进入到部件小型化、高密度安装、高发热化组装时代，若只靠表面积十分小的元件表面来散热是非常不够的。
同时由于QFP、BGA等表面安装元件的大量使用，元器件产生的热量大量地传给PCB板，因此，解决散热的最好方法是提高与发热元件直接接触的PCB自身的散热能力，通过PCB板传导出去或散发出去。
1 选用导热性良好的板材现今大量使用的环氧玻璃布类板材，其导热系数一股为0．2W／m℃。
普通的电子电路由于发热量小，通常采用环氧玻璃布类基材制作，其产生的少量热量一般通过走线热设计和元器件本身散发出去。
随着元件小型化、高集成化，高频化，其热密度明显加大，特别是功率器件的使用，为满足这种高散热要求后来开发出了一些新型导热性板材。
散热器尺寸设计计算方法
散热器尺寸设计计算方法
1.确定散热器的散热要求：根据设备功率和工作环境的最高温度，计
算出散热器需要散发的热量。
2.计算表面积：散热器的表面积与散热能力直接相关，表面积越大，
散热能力越强。
可以通过以下公式计算表面积：
表面积=热量/散热系数/温度差
其中，热量是散热器需要散发的热量，散热系数是散热器的散热能力
的衡量指标，温度差是设备工作温度与环境温度的差值。
3.确定散热器的高度、宽度和厚度：散热器的高度、宽度和厚度决定
了其表面积。
高度：高度可以根据散热器安装位置和空间约束来确定，一般可以选
择设备高度的1-2倍。
宽度：宽度可以根据散热器的表面积和高度来计算，计算公式为：
宽度=表面积/（高度*2）
厚度：厚度一般根据散热器的制造工艺和散热器的材料来确定，一般
选择1-3mm。
4.进行热流模拟：可以使用有限元分析等软件对散热器进行热流模拟，验证设计的合理性和效果。
5.对散热器设计进行优化：根据实际情况，对散热器的尺寸进行调整
和优化，以提高散热性能。
值得注意的是，散热器的尺寸设计仅仅是一个初步的估算和设计，实际制造时还需要考虑材料的热导率、散热片的间距和密度等因素。
此外，不同类型的散热器（如风冷散热器、水冷散热器）的尺寸设计方法也有所差异，需要根据具体的散热器类型进行相应的设计计算。
总之，散热器尺寸设计是一个综合考虑功率、散热要求、工作环境等因素的过程，需要综合运用工程经验、计算公式和热力学原理，以保证散热器的散热效果和设备的稳定运行。
功率器件的散热计算及散热器选择详细说明
功率器件的散热计算及散热器选择H e a t D i s p e r s i o n C a l c u l a t i o n F o r P o w e r D e v i c e s a n d R a d i a t o r s S e l e c t i o n功率管的散热基础理论功率管是电路中最容易受到损坏的器件.损坏的大部分原因是由于管子的实际耗散功率超过了额定数值.那么它的额定功耗值是怎样确定的,还有没有潜力可挖呢?让我们来分析一下.晶体管耗散功率的大小取决于管子内部结温Tj. 当Tj 超过允许值后,电流将急剧增大而使晶体管烧毁.硅管允许结温一般是125~200℃,锗管为85℃左右(具体标准在产品手册中给出).耗散功率是指在一定条件下使结温不超过最大允许值时的电流与电压乘积.管子消耗的功率越大,结温越高.要保证结温不超过允许值,就必须将产生热散发出去.散热条件越好,则对应于相同结温允许的管耗越大,输出也就越大.因此功率管的散热问题是至关重要的.热阻为了描述器件的散热情况,引入热阻的概念.电流流过电阻R ，电阻消耗功率RI 2[W]（每秒RI 2焦耳能量），导致电阻温度上升。
用隔热材料覆盖电阻，电阻产生的热量不能散发时，则电阻温度随着时间增加而上升，直至电阻烧坏。
一般而言，二物体间的温差越大，温度高的物体向低的物体移动量增多。
某电阻置于空气中（如图6.33所示），由于流过电流向电阻提供功率，这功率变为热能。
在使电阻温度生高的同时，部分热能散发于空气中。
开始有电流流过电阻时，电阻温度不高，因此散发的热也小，电阻温度逐渐上升，散发的热量也上升与用电阻表示对电流的阻力类似.热阻表示热传输时所受的阻力.即由U1-U2=I ×R 可有类似的关系T1-T2=P ×R T (1-1)其中T1-T2为两点温度之差,P 为传输的热功率,R T 是传输单位功率时温度变化度数,单位是℃/W.RT 越大表明相同温差下散发的热能越小.于是结温Tj,环境温度Ta,管耗PCM 及管子的等效热阻R T 之间有以下的关系 Tj-Ta=P CM ×RT (1-2)若环境温度一定(常以25℃为基准), Tj 已定,则管子等效热阻越小,管耗P CM 就越可以提高.下面我们来看看管子的散热途径及等效热阻的情况.以晶体管为例.图1-1(a)是晶体管散热的示意图.从管芯(J-Junction)到环境(A-Ambient)之间有几条散热途径: 管芯(J)到外壳(C-Case),通过外壳直接向环境(A)散热;或通过散热器(S)(中间有界面)向环境散热.不同的管芯(指材料、工艺不同)本身的散热情况不同,或者说热阻不同.外壳、散热器等的热阻也各不相同.我们可用一个等效电路来模拟这个散热情况,如图1-1(b)所示.散发的热能Pc 表示为电流的形式;两点的温度分别为结温Tj,和环境温度Ta;结到外壳的热租用Rjc 表示,外壳到环境用Rca 表示,外壳到散热器用Rcs 表示,散热器到环境用Rsa 表示,加散热器后有两条并存的散热途径.图1-1 晶体管散热情况分析(a)晶体管散热示意图 (b)散热等效电路对于小功率管,一般不用散热器,则管子的等效热阻为R T = Rjc+ Rca (1-3)而大功率管加散热器后,一般总有Rcs+ Rsa<<Rca,则R T ≈ Rjc+ Rcs+ Rsa (1-4) 不同的管子Rjc 不同,比如MJ21195的Rjc=0.7℃/W,而MJE15034的Rjc=2.5℃/W. Rca 与管壳的材料和几何尺寸有关. Rsa 与散热器的材料(铝、铜等)及散热面积等有关.并且发现将它垂直放置比水平放置散热效果好,表面钝化涂黑又可改进热外壳C 散热器S (a)Pc (b) 易腾科技有限公司w w w s r p .c o mRcs 是管壳与散热器界面的热阻.可分为接触热阻和绝缘层热阻.接触热阻取决于接触面的情况,如面积大小、压紧程度等.若在界面涂导热性能较好的硅脂可减少热阻.当需要与散热器绝缘时(如利用外壳、底座进行散热的情况),垫入绝缘层也会形成热阻.绝缘层可以是0.05~0.1mm 厚的云母片或采用阳极氧化法在表面形成的绝缘层.若已知管子的总热阻为R T ,则在环境温度为T A 时允许的最大耗散功率可由式(1-2)得出.在产品手册上给出的管耗只在指定散热器(材料、尺寸一定)及一定环境温度下的最大允许值.若散热条件发生变化,则允许的管耗也应随之改变.对于其它类型的器件(包括集成功放等),耗散功率和散热的关系均与此类似.因此在使用中必须注意环境温度及合适的散热器(同时要注意器件与散热器的压紧情况等),才能获得所需的功率.图1-2 铝散热板的热阻实际产品设计的散热计算目前的电子产品主要采用贴片式封装器件，但大功率器件及一些功率模块仍然有不少用穿孔式封装，这主要是可方便地安装在散热器上，便于散热。
散热器分类、散热器选择、散热器计算方法
散热器技术参数(2008-6-5 15:03:24 阅读V 64次)在使用功率器件时最重要的是如何使其产生的热量有效地散发出去，以获得高可靠性。
散热的最一般方法是把器件安装在散热器上，散热板将热量辐射到周围的空气中去，以及通过自然对流来散发热量。
一般地说，从散热器到周围的空气的热流量(P)可由下例表示。
P=hA η△T式中h为散热器总的传热导率（W/cm2℃），A为散热器的表面积（cm2），η为散热器效率，△T为散热器的最高温度与环境温度之差（℃）。
上式中h是由辐射及对流来决定，η是由散热器的形成来决定。
总之，散热器的表面积越大，与环境温度之差越大，散热板的热量辐射越有效。
（1）辐射散热下述近似式表示辐射散热hr=2.3×10-11×ε（△T/2+237）3（W/cm2℃）式中ε是表面辐射率，随散热器的表面状况而变化。
表面研磨光洁的产品ε=0.05~0.1也就是说辐射率极差。
然而，散热器表面涂以涂料，经氧化可使ε=1。
（2）对流散热功率器件安装在装置的框架上时，采用对流散热比辐射散热更有效。
在一个大气压的空气中，采用对流散热器的传导率近似地由下式表示。
hc=4.3×10-4×（△T/H）1/4（W/cm2 ℃）式中，H是散热器垂直方向长于水平方向更为有效。
（3）散热器效率η若用薄材料制成散热器，则离热源越远，表面温度越低，散热效果也越差。
上述公式是假定温度都是均在分布的，而实际上在散热板的边缘部位表面温度越低。
这种由散热器本身温度确定的系数就是散热器效率，它表示散热板实际传递的热量与器材安装部位最高温度视为均匀分布时的热量之比。
η主要是由所用散热器的材料大小与厚度来决定的。
一般地说，热传导率高的材料如铝（2.12W/cm2 ℃）及铜（3.85W/cm2 ℃）而钢（0.46W/cm2 ℃）就相当差了。
另外，散热器的厚度以厚些为好，并以跟散热器的长度平方成比例为最佳。
散热器选择及散热计算
散热器选择及散热计算散热器如何选型及计算；【1】散热器基础；1、散热量计量单位的W是什么？；散热器技术性能中的W是热功率计量单位；金属热强度Q（W/KG.℃）:是指金属散热器内热；各种散热器的金属热强度比较表；3、什么是散热器的传热系数?；散热器的传热系数K(W/㎡.℃):是指散热器内热；4、散热器的散热过程是什么样的?；当温度较高的热媒在散热器内流过时,热媒所携带的热；1、散散热器如何选型及计算【1】散热器基础1、散热量计量单位的W 是什么？散热器技术性能中的W 是热功率计量单位。
是指每米或每片（柱）散热器在不同工况下每小时的散热量（瓦）。
2、什么是金属热强度？其在工程中的实际意义是什么？金属热强度Q（W/KG .℃）:是指金属散热器内热媒的平均温度与室内空气温度相差1℃时,每公斤质量的金属单位时间所散出的热量. Q值越大,说明散出同样的热量所耗用金属越少.这个指标是衡量散热器节能和经济性的一个指标。
各种散热器的金属热强度比较表3、什么是散热器的传热系数?散热器的传热系数K(W/㎡.℃):是指散热器内热媒的平均温度与室内气温相差为1度时,每平方米散热面积所传出的热量.该值与散热面积的乘积,再乘标准传热温差(64.5℃)就是该散热器的标准散热量.即Q=K.F.64.5,在散热面积一定的情况下,K值越大,则散热器的散热量就越大.K值为整个传热过程的综合系数(包括对流传热和辐射传热),与散热器本身的特点和使用条件有关,如水流情况,内外表面情况等。
4、散热器的散热过程是什么样的?当温度较高的热媒在散热器内流过时,热媒所携带的热量通过散热器不断地传给温度较低的室内空气,其散热过程为:1、散热器内的热媒通过对流换热把热量传给散热器内壁面(内表面放热系数)2、内壁面靠导热把热量传给外壁;3、外壁靠对流换热把大部分热量传给空气,又靠辐射把一小部分热量传给室内的物体和人. 5、散热器的水容量对采暖的影响如何? 散热器水容量对采暖的影响:1、散热器的水容量大,采暖系统热惰性比较大,在锅炉间断供热时,水冷却时间稍长一些,采暖房间仍可以保持相当长时间的一定温度.但再供水时,水升温也比较慢.大水容量的系统调节反映速度较慢.在连续供热时,对供暖质量无影响；2、散热器的水容量小,启动时间短,温度调节灵敏,居室升温快,便于分户计量供热,既省钱又方便； 3、热量是靠流动的水携带和运输的,水容量大小对热量无直接影响,只是调节时间有长短分别。
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散热器选择及散热计算
散热器是电子设备中常用的散热元件，它的作用是将设备内部产生的热量传递到周围的环境中，保持设备的工作温度在安全范围内。
选择合适的散热器对于电子设备的稳定运行至关重要，本文将介绍散热器的选择方法以及散热计算的相关知识。
一、散热器的选择方法
在选择散热器时需要考虑以下几个因素：
1.散热器的材质：
常见的散热器材质有铝、铜、塑料等。
铝散热器具有较好的导热性能和价格优势，适用于一般散热需求。
铜散热器具有更好的导热性能，适用于高功率和高温度的散热需求。
塑料散热器价格低廉，但导热性能较差，适用于低功率设备的散热。
2.散热器的尺寸：
散热器的尺寸要与设备的散热需求相匹配。
一般来说，散热器面积越大，散热能力越强。
但是需要考虑到设备的尺寸和散热器与其他元件的配合问题，不能盲目追求大面积的散热器。
3.散热器的散热能力：
散热器的散热能力可以通过热阻值来评估。
热阻值(R)是散热器在单位面积上传热所需的温度差。
热阻值越小，散热能力越强。
在选择散热器时，可以参考供应商提供的散热曲线图，选择适合设备功率的散热器。
4.散热器的风扇：
对于需要强制风冷的设备，散热器通常需要配备风扇。
风扇的选择要
考虑风量和噪音等因素。
风量越大，散热能力越强，但同时也会带来更高
的噪音。
需要根据设备的散热要求和使用环境综合考虑。
二、散热计算方法
散热计算是确定散热器的散热能力是否满足设备要求的关键步骤。
以
下介绍两种常用的散热计算方法。
1.根据设备功率计算：
设备功率(P)是进行散热计算的基础数据。
根据设备的功率，可以利
用下面的公式计算散热器的面积：
A=P/(Q*ΔT)
其中，A是散热器面积，P是设备功率，Q是散热能力系数，ΔT是设
备工作温度与环境温度之差。
散热能力系数Q一般根据设备的类型和工作环境选择：在通常的办公
环境中，可以选择Q为15-20W/m²·K；在工业环境中，需要考虑更高的Q 值。
2.根据设备工作温度计算：
如果设备的工作温度已知，可以根据下面的公式计算散热器的热阻值：R=(Ts-Ta)/P
其中，R是散热器的热阻值，Ts是设备工作温度，Ta是环境温度，P
是设备功率。
根据散热器的热阻值，可以选择合适的散热器。
总结：
选择合适的散热器对于保证设备的稳定运行至关重要。
在选择散热器时需要考虑散热器的材质、尺寸、散热能力和风扇等因素。
散热计算可以根据设备功率或工作温度进行，选择合适的散热器热阻值或面积。
通过合理的选择和计算，可以确保散热器能够满足设备的散热需求，提高设备的可靠性和稳定性。