電力中的電子設備熱效應分析及應用

9．4 機殼的熱設計

電子設備的機殼是接受設備內部熱量，并通過(guò)它將熱量散發(fā)到周?chē)h(huán)境中去的一個(gè)重要熱傳遞環(huán)節。機殼的設計在采用自然散熱和一些密閉式的電子設備中顯得格外重要。試驗表明，不同結構形式和涂覆處理的機殼散熱效果差異較大。機殼熱設計應注意下列問(wèn)題：

（1）增加機殼內外表面的黑度，開(kāi)通風(fēng)孔（百葉窗）等都能降低電子設備內部元器件的溫度；

（2）機殼內外表面高黑度的散熱效果比兩測開(kāi)百葉窗的自然對流效果好，內外表面高黑度時(shí)，內部平均降溫20℃左右，而兩側開(kāi)百葉窗時(shí)（內外表面光亮），其溫度只降8℃左右；

（3）機殼內外表面高黑度的降溫效果比單面高黑度的效果好，特別是提高外表面黑度是降低機殼表面溫度的有效辦法；

（4）在機殼內外表面黑化的基礎上，合理地改進(jìn)通風(fēng)結構（如頂板、底板、左右兩側板開(kāi)通風(fēng)孔等），加強空氣對流，可以明顯地降低設備的內部溫度環(huán)境；

（5）通風(fēng)口的位置應注意氣流短路而影響散熱效果，通風(fēng)孔的進(jìn)出口應開(kāi)在溫差最大的兩處，進(jìn)風(fēng)口要低，出風(fēng)口要高。風(fēng)口要接近發(fā)熱元件，是冷空氣直接起到冷卻元件的作用；

（6）在自然散熱時(shí)，通風(fēng)孔面積的計算至關(guān)重要，圖3示出了通風(fēng)孔面積與散熱量的關(guān)系，可供設計通風(fēng)口時(shí)作依據，亦可根據設備需要由通風(fēng)口的散熱量用下式計算通風(fēng)孔的面積。
S0=Q/7.4×10-5·H · △t1. 5 （4）
式中：
S0——進(jìn)風(fēng)口或出風(fēng)口的總面積〔cm2〕；
Q——通風(fēng)孔自然散熱的熱量〔設備的總功耗減去壁面自然對流和輻射散去的熱量〕〔W〕；
H——進(jìn)出風(fēng)口的高度差〔cm〕；
△t ==t2-t1——設備內部空氣溫度t2與外部空氣溫度t1之差〔0C〕。

（7）通風(fēng)口的結構形式很多，有金屬網(wǎng)，百葉窗等等，設計時(shí)要根據散熱需要，既要使其結構簡(jiǎn)單，不易落灰，又要能滿(mǎn)足強度，電磁兼容性要求和美觀(guān)大方。

（8）密封機殼的散熱主要靠對流和輻射，決定于機殼表面積和黑度，可以通過(guò)減小發(fā)熱器件與機殼的傳導熱阻，加強內部空氣對流（如風(fēng)機）增加機殼表面積（設散熱筋片）和機殼表面黑度等來(lái)降低內部環(huán)境溫度。

圖3 自然散熱時(shí)通風(fēng)孔面積和散熱量的關(guān)系

9．5強迫風(fēng)冷設計

當自然冷卻不能解決問(wèn)題時(shí)，需要用強迫空氣冷卻，即強迫風(fēng)冷。強迫風(fēng)冷是利用風(fēng)機進(jìn)行鼓風(fēng)或抽風(fēng)，提高設備內空氣流動(dòng)速度，達到散熱的目的。強迫風(fēng)冷的散熱形式主要是對流散熱，其冷卻介質(zhì)是空氣。強迫風(fēng)冷在中、大功率的電子設備中應用較廣范，因為它具有比自然冷卻多幾倍的熱轉移能力，與其他形式的強迫冷卻相比具有結構簡(jiǎn)單，費用較低，維護簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。