電力中的電子設(shè)備熱效應(yīng)分析及應(yīng)用

9．4 機殼的熱設(shè)計

電子設(shè)備的機殼是接受設(shè)備內(nèi)部熱量，并通過它將熱量散發(fā)到周圍環(huán)境中去的一個重要熱傳遞環(huán)節(jié)。機殼的設(shè)計在采用自然散熱和一些密閉式的電子設(shè)備中顯得格外重要。試驗表明，不同結(jié)構(gòu)形式和涂覆處理的機殼散熱效果差異較大。機殼熱設(shè)計應(yīng)注意下列問題：

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

（2）機殼內(nèi)外表面高黑度的散熱效果比兩測開百葉窗的自然對流效果好，內(nèi)外表面高黑度時，內(nèi)部平均降溫20℃左右，而兩側(cè)開百葉窗時（內(nèi)外表面光亮），其溫度只降8℃左右；

（3）機殼內(nèi)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(nèi)外表面黑化的基礎(chǔ)上，合理地改進(jìn)通風(fēng)結(jié)構(gòu)（如頂板、底板、左右兩側(cè)板開通風(fēng)孔等），加強空氣對流，可以明顯地降低設(shè)備的內(nèi)部溫度環(huán)境；

（5）通風(fēng)口的位置應(yīng)注意氣流短路而影響散熱效果，通風(fēng)孔的進(jìn)出口應(yīng)開在溫差最大的兩處，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，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(shè)計通風(fēng)口時作依據(jù)，亦可根據(jù)設(shè)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(shè)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(shè)備內(nèi)部空氣溫度t2與外部空氣溫度t1之差〔0C〕。

（7）通風(fēng)口的結(jié)構(gòu)形式很多，有金屬網(wǎng)，百葉窗等等，設(shè)計時要根據(jù)散熱需要，既要使其結(jié)構(gòu)簡單，不易落灰，又要能滿足強度，電磁兼容性要求和美觀大方。

（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，可以通過減小發(fā)熱器件與機殼的傳導(dǎo)熱阻，加強內(nèi)部空氣對流（如風(fēng)機）增加機殼表面積（設(shè)散熱筋片）和機殼表面黑度等來降低內(nèi)部環(huán)境溫度。

圖3 自然散熱時通風(fēng)孔面積和散熱量的關(guān)系

9．5強迫風(fēng)冷設(shè)計

當(dāng)自然冷卻不能解決問題時，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(shè)備內(nèi)空氣流動速度，達(dá)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(shè)備中應(yīng)用較廣范，因為它具有比自然冷卻多幾倍的熱轉(zhuǎn)移能力，與其他形式的強迫冷卻相比具有結(jié)構(gòu)簡單，費用較低，維護(hù)簡便等優(yōu)點。