熱設(shè)計(jì)規(guī)范
3 術(shù)語和定義
熱環(huán)境 Thermal Environment
設(shè)備或元器件周圍流體的種類、溫度、壓力及速度, 表面溫度、外形及黑度, 每個(gè)元器件周圍的傳熱通路等情況。
熱特性 Thermal Characteristics
設(shè)備或元器件的溫升隨熱環(huán)境變化的特性, 包括溫度、壓力和流量分布特征。
環(huán)境溫度 Environment Temperature
距設(shè)備進(jìn)風(fēng)口或正面幾何中心150mm 處的空氣溫度。
局部環(huán)境溫度 Local Environment Temperature
器件來流方向距器件前上方(45o)約2 倍器件長度處的流體溫度。如果上游存在其它器件,則指兩器件間中心處流體的溫度。
熱耗 Power Dissipation
設(shè)備或者器件消耗的電能中轉(zhuǎn)換為熱能的部分,對大多數(shù)器件而言,其值為器件的輸入功率減去輸出功率。
熱流密度 Thermal Current Density
單位面積的熱流量。
導(dǎo)熱 Heat Conduction
物體各部分之間不發(fā)生相對位移時(shí),依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱量傳遞形式。
對流換熱 Heat Convection
流體流過固體壁面情況下所發(fā)生的熱量傳遞形式,它是由流體各部分之間發(fā)生相對位移,冷熱流體相互摻混所引起的。
自然對流 Natural Convection
指流體因各部分的溫度不同引起密度不同,因而產(chǎn)生的相對運(yùn)動(dòng)。因自然對流產(chǎn)生的傳熱方式,稱為自然對流換熱。
強(qiáng)迫對流 Forced Convection
指流體由于受外力作用(泵、風(fēng)機(jī)等)而發(fā)生的運(yùn)動(dòng)。因強(qiáng)迫對流產(chǎn)生的傳熱方式,稱為強(qiáng)迫對流換熱。
輻射換熱 Heat Radiation
物體通過電磁波來傳遞能量的方式稱為輻射。因熱而引起的輻射與吸收過程的綜合結(jié)果即為輻射換熱。
導(dǎo)熱系數(shù)λ Thermal Conductivity
表征物體傳導(dǎo)換熱的能力,數(shù)值等于單位時(shí)間內(nèi)通過單位長度溫度降低1℃時(shí)所傳遞的熱量。與物體材料和溫度有關(guān)。
對流換熱系數(shù) Coefficient of Convective heat transfer
表征對流換熱的能力,數(shù)值等于單位溫差時(shí)通過壁面的熱流密度,與物體的物性、換熱表面的形狀與布置、流體的流速等有關(guān)。
熱阻 Thermal Resistance
熱量在熱流路徑上遇到的阻力。熱阻θ = Δt /Q ,為溫差與換熱量的比值。
內(nèi)熱阻 Internal Resistance
元器件內(nèi)部發(fā)熱部位與表面某部位之間的熱阻。
結(jié)-殼熱阻jc θ Resistance Between Junction and Case
結(jié)到管殼基座之間的熱阻。
結(jié)-空氣熱阻ja θ Resistance Between Junction and Ambient
結(jié)到局部環(huán)境空氣之間的熱阻。
結(jié)-板熱阻jb θ Resistance Between Junction and Board
結(jié)到PCB 基板之間的熱阻。
接觸熱阻 Contact Resistance
接觸界面所產(chǎn)生的熱阻。主要因?yàn)閮蓚€(gè)名義上平的固體表面相互接觸時(shí),實(shí)際的固體對固體的接觸僅僅發(fā)生在一些離散的接觸面積上,全部熱流線將收縮而只通過這些局部離散面積,這些收縮使界面產(chǎn)生一個(gè)熱阻值。
雷諾數(shù) Re
Re 數(shù)大是慣性力相對強(qiáng)大的表現(xiàn)。
普朗特?cái)?shù) Pr
Pr = μ / ρa ,它反映流體動(dòng)量擴(kuò)散與熱量擴(kuò)散的相對大小。a 熱擴(kuò)散率。
努謝爾特?cái)?shù) Nu
Nu =αl /λ ,它反映實(shí)際熱量傳遞與導(dǎo)熱分子擴(kuò)散熱量傳遞的相對大小。α ? 換熱系
數(shù); l ? 特征長度; Nu 數(shù)越大,換熱越強(qiáng)。
格拉曉夫數(shù) Gr
Gr = gβΔtl 3ρ 2 / μ 2 ,為(浮升力)/(粘滯力)與(慣性力)/(粘滯力)兩項(xiàng)比值
的乘積。g ? 重力加速度; β ? 體積膨脹系數(shù);Gr 數(shù)增大表面浮升力作用相對增長。
在自然對流的計(jì)算中常用到該參數(shù)。
層流 Laminar Flow
雷諾數(shù)小于2200 的流動(dòng)為層流。
紊流(湍流)Turbulent Flow
雷諾數(shù)大于10000 的流動(dòng)為紊流,或者叫湍流。Re 大于2200 小于10000 為過渡區(qū)。
壓力損失 Pressure Drop
流體流動(dòng)時(shí),由于粘性力的影響,以及流道發(fā)生彎曲,流動(dòng)截面積發(fā)生改變等,會(huì)消
耗一定的能量,造成風(fēng)速降低,這種損失稱為壓力損失。
黑度 Emissivity
指實(shí)際物體的輻射力與同溫度下黑體輻射力的比值。主要取決于物質(zhì)種類、表面溫度
和表面狀況。大部分金屬材料的黑度值較高,一般在0.85~0.95,磨光的金屬材料黑
度很低,粗糙表面和受氧化作用后的表面的黑度通常為磨光表面的數(shù)倍。
風(fēng)機(jī)的特性曲線 Fan Characteristic Curve
指風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓隨風(fēng)量變化的曲線。
系統(tǒng)的阻力特性曲線 System Pressure Drop Curve
系統(tǒng)阻力損失隨風(fēng)量的變化曲線。
風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn) Fan Operating Point
工作狀態(tài)下,系統(tǒng)阻力特性曲線與風(fēng)機(jī)特性曲線的交點(diǎn)。
戶外 Outdoor
無氣候防護(hù)場所,指對產(chǎn)品所受到的氣候影響沒有防護(hù)的場所。
戶內(nèi)Indoor
有氣候防護(hù)場所,指對產(chǎn)品能完全或部分排除直接氣候影響的場所。
太陽輻射 Solar Radiation
通常指太陽向周圍空間放射的電磁波能量。
輻射強(qiáng)度 Radiant Intensity
單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積上的輻射能量。
熱時(shí)間常數(shù) Thermal Time Scale
當(dāng)元器件的溫度達(dá)到百分之六十三穩(wěn)定溫升時(shí)所需要的時(shí)間。
熱容 Specific Heat Capacity
質(zhì)量與定壓比熱的乘積,表示在溫升相同的情況下,系統(tǒng)吸收熱量的能力,影響系統(tǒng)的溫升時(shí)間。
溫度穩(wěn)定 Temperature Steady
溫度變化率在一小時(shí)內(nèi)低于2℃時(shí),稱為溫度穩(wěn)定。
來流空氣流速 Approching Velocity
抵達(dá)設(shè)備前空氣的流動(dòng)速度。
設(shè)備空氣流速Device Velocity
通過設(shè)備的空氣流動(dòng)速度。
最大溫升 Maximum Temperature Rise
系統(tǒng)或單板內(nèi)器件表面的最高溫度與環(huán)境溫度的差值。
平均溫升 Average Temperature Rise
系統(tǒng)或單板上元器件表面溫度的平均值與環(huán)境溫度的差值。溫度平均值/ ,其中i P 為某器件的功率, Pi t 為該器件的表面溫度。
熱設(shè)計(jì)
綜合利用導(dǎo)熱、對流及輻射三種換熱手段,設(shè)計(jì)發(fā)熱源至環(huán)境的低熱阻通路,以滿足設(shè)備散熱要求的過程稱為熱設(shè)計(jì)。
熱仿真
借助于數(shù)值計(jì)算軟件,模擬計(jì)算設(shè)備或部件散熱狀況的方法稱為熱仿真。
熱評估
通過測量設(shè)備的溫升等參數(shù)來評價(jià)設(shè)備散熱性能的方法稱為熱評估。
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