散热器设计
散热器设计所需参数
序号
参数名称
单位
备注
1
发动机型号
2
发动机最大功率
kw
3
发动机对应转速
rpm
最大功率时
4
对应水套散热量
kw
最大功率时
5
设计环境温度
℃
6
发动机最大扭矩
N·m
7
发动机对应转速
rpm
最大扭矩时
8
对应水套散热量
kw
最大扭矩时
9பைடு நூலகம்
水套允许最高水温
℃
发动机出水温度
10
冷却液流量
L/min
11
节温器开启温度
℃
12
节温器全开温度
℃
13
冷却液类型
乙二醇：水
14
冷却系统压力
kPa
散热器的最大外形尺寸，长、宽、厚，散热器与整机间的相对位置、连接尺寸，及进出水管位置和直径。
风扇参数
风扇风量-风压参数表
序号
参数名称
单位
数值
备注
1
风扇直径
mm
2
叶尖尖端最大速度
m/min
3
叶片数量
片
4
叶片宽度
mm
5
风扇型式
吹、吸风
2、中冷器需要的参数：
中冷器的散热量，压缩空气进、出口温度，进气量，最大工作压力。
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。
散热器设计方案
散热器设计方案散热器设计方案一、背景介绍随着电子设备的迅速普及和多样化，散热问题成为了一大挑战。
为了确保电子设备的正常运行和延长其使用寿命，散热器的设计变得至关重要。
本文将提出一种新型的散热器设计方案，以满足高效散热的要求。
二、设计目标1. 提高散热效率：尽可能减少电子设备的温度，确保其正常工作；2. 提高散热器的稳定性：保证长时间运作不损坏；3. 减小散热器的体积：以适应小型电子设备的需求；4. 降低成本：以确保产品的竞争力。
三、设计原则1. 采用铝合金材料：铝合金具有良好的导热性能，能够有效地散热；2. 优化散热片的结构：通过增加散热片的数量和表面积，提高散热效率；3. 采用风扇辅助散热：通过风扇的对流作用，增强散热效果；4. 考虑散热器的布局：确保空气能够充分流过散热器，提高散热效率；5. 提高散热器的稳定性：确保散热器的结构经得起长时间的运作，不失效。
四、设计方案1. 散热器材料选择：采用铝合金材料，具有良好的导热性能，能够有效地散热；2. 散热片的设计：通过增加散热片的数量和表面积，提高散热效率。
散热片之间采用间隔排列，以便空气流过散热片时能够充分散发热量；3. 风扇辅助散热：在散热器上安装风扇，通过对流作用增强散热效果。
风扇具有可调速的功能，以适应不同散热需求；4. 散热器的布局：根据电子设备的布局，合理安排散热器的位置和方向，确保空气能够流过散热器，提高散热效率；5. 提高散热器的稳定性：选用高强度材料制作散热器的承载结构，采用耐高温耐腐蚀的焊接工艺，确保散热器能够经得起长时间的运作。
五、设计效果分析经过以上设计方案的实施，散热器的散热效率明显提高，能够满足高效散热的要求。
散热器的稳定性得到了提升，长时间运作也不易损坏。
散热器的体积较小，适应了小型电子设备的需求。
根据采用的材料和工艺，散热器的成本也得到了降低。
六、结论本文提出的散热器设计方案，通过优化散热片结构、增加风扇辅助散热和合理布局等手段，提高了散热器的效率和稳定性，降低了成本。
柴油机水箱散热器设计
柴油机水箱散热器设计柴油机水箱散热器设计需要考虑多个因素，以确保其性能和可靠性。
以下是一些关键的设计要点：
1.材料选择：选择适当的材料对于散热器的性能至关重要。
常用的材料包括铜、铝和
不锈钢等，它们具有较好的导热性能和耐腐蚀性。
2.散热面积：散热器的散热面积是影响散热效果的重要因素。
在设计时，需要根据柴
油机的功率和散热需求来计算所需的散热面积。
3.翅片设计：翅片是散热器中的重要组成部分，其设计可以提高散热器的表面积，增
强散热效果。
翅片的设计参数包括翅片间距、翅片高度和翅片厚度等。
4.冷却风道设计：散热器中的冷却风道设计可以提高散热器的冷却效率。
风道的布局、
大小和形状等参数需要根据柴油机的散热需求和空气流量来设计。
5.安装方式和固定方式：散热器的安装方式和固定方式也需要考虑。
根据柴油机的安
装空间和位置，选择适当的安装方式和固定方式，以保证散热器的稳定性和可靠性。
6.防腐处理：散热器在使用过程中会受到腐蚀的影响，因此需要进行防腐处理。
常用
的防腐处理方法包括镀锌、喷塑和涂防锈漆等。
总之，柴油机水箱散热器设计需要综合考虑多个因素，包括材料选择、散热面积、翅片设计、冷却风道设计、安装方式和固定方式以及防腐处理等。
通过合理的设计和制造工艺，可以确保散热器的性能和可靠性，从而延长柴油机的使用寿命。
散热器设计方法
散热器设计1.常用散热器介绍对于安装在PCB表面的元器件来说，其内部热量主要通过热传导的方式进入PCB和元器件表面，之后通过对流换热和热辐射的方式进入周围环境；由于元器件表面的面积要远小于PCB表面积，所以通过元器件表面散热的热量相对较少，因此我们在元器件表面安装散热器，使得元器件上方的散热面积得到扩展（如上图所示），更多热量通过热传导的方式进入元器件上表面，之后再由散热器进入周围环境中。
散热器的材料、加工工艺和表面处理是散热器生产的三个重要因素，会影响到散热器的性能和价格。
1.1散热器材料散热器的材料主要有：铝、铝合金、铜、铁等。
铝是自然界中存储最丰富的金属元素，而且质量轻、抗腐蚀性强、热导率高，非常适合作为散热器的原材料。
在铝中添加一些金属形成铝合金，可以答复提升材料的硬度。
在上章的材料介绍中，我们知道铜的导热率是最好的（比铝高将近一倍），但是它的密度也比铝要大3倍，所以相同体积的散热器要比铝重很多；铜存在着加工难度大、熔点高、不易挤压加工以及成本高等缺点，所以铜散热器的应用要比铝合金少很多，但是随着对电子产品性能要求的越来越高，导致单位体积的功耗大幅增加，所以铜材料散热器的应用越来越多。
1.2散热器加工工艺散热器的加工工艺主要有CNC、铝挤、压铸、铲齿、插齿、扣Fin。
1. 铝挤型：铝挤型散热器是将铝锭加热至460℃左右，在高压下让半固态铝流经具有沟槽的挤型模具，挤出散热器的初始形状，之后再进行切断和进一步加工。
——铝挤型工艺无法精确保证散热器的平面度等尺寸要求，所以通常后期还需要进一步加工。
1, 铝挤型散热器模具成本可以分摊到每一个散热器中，对于大批量产的应用成本较低；2, 齿片高度和齿片间距的比值（Z/X）有限制，通常不建议超过15。
2. 压铸：压铸是一种将熔化合金液体在高压的作用下高速填充钢制模具的型腔，并使合金液体在压力下凝固而形成铸件的加工方法；压铸散热器如下图所示，其尺寸不够精确、表面不光洁（热辐射小）以及星体复杂等特点，后期需要进一步加工；1, 压铸散热器的成本主要在于压铸模具、原材料、机加工和表面处理等，其模具成本较高，适合大批量生产的场合（分摊模具成本）；2, 压铸散热器形态比铝挤压性散热器更加多样性，但是散热性能相对更差；3. 铲齿：铲齿是将长条状金属板材通过机械动作，成一定角度将材料切除片状并进行校直，重复切削形成排列一直的翅片结构，如下图所示；铲齿散热器没有模具费用，适用于小批量生产需要的场合，其生产成本主要是：原材料、铲齿加工、CNC加工、表面处理等，铝合金和铜是常用的铲齿散热器材料。
水冷散热设计要点
水冷散热设计要点水冷散热是一种有效的散热方式，适用于高功率电子设备和计算机等领域的热管理。
下面是水冷散热设计的要点。
1.散热器设计：-散热器是水冷散热系统中最关键的部件之一、散热器的设计应考虑到散热面积、散热翅片的形状和布局、散热管的数量和长度等因素。
散热器的散热面积越大，散热效果越好。
-散热翅片的形状和布局应该能够有效增加散热面积，并且能够保证气流顺利流过翅片，提升散热效果。
常见的翅片形状有直翅片、扇形翅片和锯齿翅片等。
-散热管的数量和长度影响散热器的散热能力。
散热管数量越多，散热能力越强。
同时，散热管的长度也要符合设计要求，过长或过短都会影响散热效果。
2.水冷散热系统的泵的设计：-泵是水冷散热系统中的关键组件之一、泵的设计应考虑泵的扬程、流量和噪音等因素。
-泵的扬程是指泵能提供的水的压力。
泵的扬程应满足系统中其他设备的水流需求，同时要避免过高或过低的扬程。
-泵的流量是指泵每秒钟能提供的水流量。
泵的流量应满足系统对水流量的需求，可以根据系统的热负荷和换热流体的流速来确定。
-泵的噪音也是需要考虑的因素。
选择低噪音的泵可以提升整个系统的工作环境。
3.换热介质的选择：-换热介质是指在散热器和散热设备之间传递热量的介质。
常见的换热介质有水、乙二醇水溶液、润滑油等。
-选择合适的换热介质要根据系统的工作环境、温度范围、传热性能要求等因素综合考虑。
水是一种常用的换热介质，具有传热效果好、成本低等优点。
但在低温环境下，水可能会结冰，影响系统的工作稳定性。
乙二醇水溶液可以有效降低水的结冰点，适用于低温环境的散热。
润滑油适用于高温环境下的散热。
4.散热系统的管路设计：-散热系统的管路设计需要考虑到管道直径、管道长度、弯头、阀门等因素。
管道直径越大，管道的流量越大，散热能力越强。
-管道的长度要尽量减少，减少管道内水流阻力。
同时，管道内的水流应保持连续，避免突然变窄或弯曲，影响水流的流畅性。
-管道中的阀门和弯头也会影响水的流通和损耗。
散热器尺寸设计计算办法
散热器尺寸设计计算办法
一、散热器尺寸设计原则
1、尽量缩短散热器和机械系统之间的体积，减少机械阻力。
2、尽量减少散热器尺寸，为后期组装及安装提供更多空间。
3、尽量增大内外表面积，保证散热器合理及有效的使用散热效率。
4、按照热负荷型号确定体积大小，且尽量压缩散热器尺寸，即减少散热器长度和宽度，以提高热传导效率。
二、散热器尺寸设计具体计算
1、热负荷计算：
热负荷是指每小时需要外界加热源提供的热量，单位是千焦（KJ）。
一般将热负荷分为三种：
（1）有固定输入功率的机械设备
由机械设备的实际功率可计算出机械设备的需要加热的热量，即机械设备的热负荷。
（2）有固定温度的机械设备
机械设备的热负荷可由其温度的改变量和密度等物理参数计算出来，具体计算公式为：
热负荷=物体所换热量（KJ）=易蒸发量（Kg）＊全比焓＊温差（℃）（3）有固定温升量的机械设备
机械设备的热负荷可由其实际功率及温升量计算出来，具体计算公式为：。
几种常见的散热器增强设计方法
几种常见的散热器增强设计方法
散热器增强设计是为了提高散热器的散热效率和性能，常见的
几种方法包括：
1. 增加散热片数量和密度，增加散热片的数量和密度可以增加
散热器的表面积，提高散热效率。
通过增加散热片的数量和密度，
可以增加散热器与空气之间的热交换面积，从而提高散热效果。
2. 使用高导热材料，散热器的材料对散热性能有很大影响。
使
用高导热材料可以提高散热器的导热性能，例如铜、铝等金属材料
具有良好的导热性能，可以提高散热器的散热效率。
3. 增加风扇数量和转速，在散热器上增加风扇可以增加空气流
动量，提高散热效率。
同时增加风扇的转速也可以增加散热器的散
热效率，但需要注意噪音和能耗的问题。
4. 使用热管技术，热管是一种高效的热传导元件，可以将热量
快速传导到散热器的散热片上，提高散热效率。
通过使用热管技术，可以有效地提高散热器的散热性能。
5. 优化散热器结构，通过优化散热器的结构设计，如增加散热器的散热面积、改变散热片的形状和布局等，可以提高散热器的散热效率。
总的来说，散热器增强设计方法包括增加散热片数量和密度、使用高导热材料、增加风扇数量和转速、使用热管技术以及优化散热器结构等多种途径，这些方法可以综合应用来提高散热器的散热效率和性能。
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散热器设计
型材散热器的几何结构由肋片和基座构成，主要几何参数包括肋片长、肋片厚，肋片数、基座厚、基座宽等，研究了型材散热器几何因素对其热性能的影响，通过改变散热器的几何参数，可以有效的降低散热器的热阻，获得好的散热效果。
本文的研究为型材散热器的的选择及优化设计提供了依据。
关键词：功率器件；热设计；散热器；热阻
功率器件是多数电子设备中的关键器件，其工作状态的好坏直接影响整机可靠性。
功率器件尤其是大功率器件发热量大，仅靠封装外壳散热无法满足散热要求，需要配置合理散热器有效散热，而散热器的选择是否合理又直接影响功率器件的可靠性，因此分析影响散热器散热性能的因素，有利于合理选取散热器，提高功率器件的可靠性。
1 散热器的选择
在电子设备热设计中，型材散热器由于结构简单，加工方便、散热效果好而得到了广泛的应用，其物理模型示意图如图1所示。
它由肋片和基座构成，主要的几何参数包括肋片长、肋片厚，肋片数、基座厚、基座宽等。
在选择散热器时一般需要依据散热器热阻来合理选择，同时还需要考虑以下几点：安装散热器允许的空间、气流流量和散热器的成本等。
散热器散热的效果与散热器热阻的大小密切相关，而散热器的热阻除了与散热器材料有关之外，还与散热器的形状、尺寸大小以及安装方式和环境通风条件等有关，目前没有精确的数学表达式能够用来计算散热器的热阻，通常是通过实际测量得到。
而散热器的有效面积与散热器几何参数密切相关。
2 影响散热器散热性能的几何因素分析
通过实验发现，散热器的几何因素对散热器的散热性能有很大的影响，现以一典型型材散热器为例，分析散热器各几何参数对散热器散热性能的影响。
选定某一功率器件（LM317）为热源，其工作电路原理图如图2所示。
工作在自然冷却条件下，环境温度为30℃，功耗为3．2 W，选取的散热器为型材散热器SYX－YDE（物理模型如图3所示），散热器各个几何参数如表1所示。
热源与散热器表面为金属与金属的干接触,无绝缘片也未涂硅脂或导热胶,查有关手册取热
源与散热器之间的接触热阻为0.9℃／W。
通过散热器设计分析软件进行初步分析,散热器优化设计分析软件采用的是美国Flunt公司的Qfin软件,它采用计算流体动力学求解器,有限体积法,非结构化网格可以逼近复杂的几何形状,同时能实现散热器肋片高度、长度等几何参数的优化。
中国可靠性网
通过散热器优化设计分析软件得到的散热器和热源相关热参数见表2。
下面具体分析改变散热器各几何参数对散热器性能的影响。
选定散热器热阻为优化目标，利用散热器优化设计软件，设定散热器某一几何参数为优化变量，比较优化前后几何参数的变化及对散热器热阻的影响。
1）散热器肋片长度的影响
2）在散热器优化设计软件中，按照建模向导，其他几何参数和环境条件均保持不变，分析肋片长度不同时，散热器热阻和热源结温的变化，得到如表3分析结果。
3）从表中数据可看出，肋片长度适当增加能减小器件结温，但是过分增加肋片长度不能确保热量传导至散热器肋片的末端，因此使传热受到影响，不能大大降低结温，反而使散热器重量增加太多。
一般认为散热器的肋片长度和基座宽度之比接近1传热较好。
4）2）散热器肋片厚度的影响
选定散热器热阻为优化目标，肋片厚度为优化变量，其他几何参数及环境条件均保持不变。
为了保证散热器肋片的硬度，且易于加工，肋片厚度不能太薄，工程上一般设定肋片厚度≥1mm。
按照上述条件，同理得到分析结果如表4：
5）由于导热主要沿着肋片的纵向方向，因而肋片的厚度对散热器热性能没有太大的影响，肋片厚度的增加并没有使热源结温降低很多，反而增加了散热器的重量。
同时改变散热器肋片厚度也大大增加了加工难度。
因此，一般散热器进行工程优化，并不选定散热器的肋片厚度为优化目标。
6）3）散热器肋片高度的影响
7）在散热器优化设计软件中，按照建模向导，分别新建肋片高度为5mm和18mm 的散热器模型，其他几何参数和环境条件均保持不变，分析肋片高度不同时，散热器热阻和热源结温的变化，得到如表5分析结果。
由表中可以看出肋片高度对散热器热性能有很大影响，一般随着肋片高度的增加，器件的热量更易通过肋片散至周围空间。
但是如果肋片高度过高，散热器体积增加太多，不符合航空航天设备体积小，重量轻的要求，因此散热器肋片高度不宜过高。
一般肋片的高度加倍，则散热能力为原来1．4倍。
选定优化目标为散热器热阻，优化变量为散热器肋片高度，得到优化结果如表6所示。
4)散热器肋片个数的影响
选定散热器热阻为优化目标,肋片个数为优化变量,其他几何参数及环境条件均保持不变,得到如表7所示分析结果:
一般随着肋片数目的增多热源结温会有所降低，但是超过某一数值后随着肋片的增多器件结温没有明显变化，而散热器重量明显增加。
同时肋片数目增加有时还要考虑器件安装的问题，有的器件安装在散热器两肋片之间，如果肋片数太多，器件不易安装在散热器上。
因而不能盲目增加肋片的数目。
5）散热器材料及辐射的影响
散热器以对流和辐射形式散热。
在自然对流情况下，应考虑辐射的影响，这里边界条件考虑的是自然对流及辐射，散热器的材料不同时引起散热器导热系数的变化。
仍旧选定散热器热阻为优化目标，选定散热器材料为铜或铝，得到如下分析结果：
由上表数据可知，散热器材料选取铜或者铝对于散热器性能并没有太大影响，这表明限制散热器热阻的一般是固体－流体表面的热阻。
如果散热器表面未进行氧化处理，对于散热器热阻和性能有较大影响。
所以散热器一般都要进行煮黑氧化处理，降低散热器热阻，减小热源结温，使得器件更安全可靠工作。
3 误差分析
选取热源与散热器上的若干点，分别进行软件模拟分析与实际热测量，热测量采用的是
HP34970A温度测量仪，测温误差为±0．5℃，得到的结果见表9所示：
从表9可以看出，模拟分析的最大误差为5.7%，满足工程要求。
4 小结
在上述改变散热器各几何参数中，并没有改变基座的几何参数，由于散热器主要是靠肋片增加散热器表面积达到有效散热，基座对于散热器的影响并不明显。
而且改变基座的尺寸在工程实际中不易实现，还会使散热器成本太高。
因此一般散热器优化设计时不考虑散热器基座的尺寸。
综合以上数据分析可知，散热器肋片的厚度对散热器性能的影响不如散热器其他几何参数的影响明显。
而肋片高度对散热器散热性能的影响比肋片长度影响大，适当增加散热器肋片的长度、高度和厚度可以增加散热面积，改善散热效果，但散热器尺寸大到一定程度时，对于散热器散热性能的影响不明显，还会增加体积、重量和成本。
因此，在进行散热器优化设计时，应考虑影响散热器散热性能的主要因素，合理选择散热器的几何尺寸，在保证散热器体积小、重量轻的情况下达到最佳的散热效果。