熱阻與溫度無(wú)關(guān)？（二）
Johnson
上次文章《熱阻與溫度無(wú)關(guān)？》說(shuō)明了，一般的自然對(duì)流、輻射換熱情況，熱阻不能看成與溫度無(wú)關(guān)的常量。那么強(qiáng)迫對(duì)流散熱的情況，是不是熱阻就都能近似看做常數(shù)了呢？
答案是否定的。
熱管作為一種高效的傳熱元件，應(yīng)用日期廣泛。一般認(rèn)為，熱管的導(dǎo)熱系數(shù)可以搞到10 000W/mk以上。但事實(shí)上，熱管強(qiáng)大的導(dǎo)熱能力是有條件限制的。普通吸液芯型的熱管，傳熱能力有幾大限值：粘滯限、聲速限、攜帶限、毛細(xì)限和沸騰限。用圖線表示為下圖形式，藍(lán)色陰影區(qū)域即為熱管的傳熱極限。溫度不同，熱管的最大傳熱能力也有不同。當(dāng)溫度很高或很低時(shí)，熱管的傳熱能力非常差，表現(xiàn)為，熱管散熱器的熱阻有所升高。
因此，在熱設(shè)計(jì)網(wǎng)2017秋季培訓(xùn)班的輔導(dǎo)QQ中，有學(xué)員反應(yīng)，測(cè)試熱管散熱器的熱阻時(shí)發(fā)現(xiàn)，發(fā)熱功率比較低時(shí)，散熱器熱阻比較恒定，當(dāng)發(fā)熱功率超過(guò)一定值時(shí)，熱阻忽然有一個(gè)躍升，原因就是傳熱量超過(guò)熱管的傳熱極限。
除了熱管散熱器，針對(duì)通訊類產(chǎn)品，風(fēng)扇往往是調(diào)速的，也就是說(shuō)，風(fēng)量是隨溫度而變化的，折算熱阻，自然也是隨溫度而變化的。因此，Johnson建議在樣機(jī)測(cè)試時(shí)，將風(fēng)扇設(shè)置為固定轉(zhuǎn)速。
既然強(qiáng)迫對(duì)流換熱有特例，那么自然對(duì)流是不是也有例外呢？
一般的自然對(duì)流，熱阻跟溫差有關(guān)。但是密閉腔體內(nèi)的自然散熱會(huì)有例外。密閉腔體內(nèi)，當(dāng)Ra<1708時(shí)，浮升力無(wú)法克服粘滯力，對(duì)流無(wú)法產(chǎn)生，此時(shí)的自然散熱只以傳導(dǎo)方式進(jìn)行。如下圖（a）所示。溫度變化比較小的情況，如果忽略空氣導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的變化，這個(gè)對(duì)流熱阻可以看成固定的值。值得一提的是，此刻，自然對(duì)流伴隨的輻射熱阻，依然保持著那個(gè)復(fù)雜的形式。
平行水平板間的自然對(duì)流，下面板加熱
(a) 熱傳導(dǎo), Ra<1708; (b) 蜂窩流的流線，1708< Ra< 50000; (c) 蜂窩流等溫線，1708< Ra< 50000; (d)自然對(duì)流，紊流 Ra>50000
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