Berechnung des Wärmewiderstands von Kühlkörperprofilen aus industrieller Aluminiumlegierung

Der Wärmewiderstand ist ein wichtiger Parameter zur Bewertung der Leistung von industriellen Hochleistungs-Aluminiumprofil-Kühlkörpern. Was ist Wärmewiderstand? Die obige Erklärung von Wikipedia lautet: Der Wärmewiderstand bezieht sich auf das Verhältnis zwischen der Temperaturdifferenz an beiden Enden des Objekts und der Leistung der Wärmequelle, wenn Wärme auf das Objekt übertragen wird.

 

Am Beispiel der industriellen luftgekühlten Kühlkörperprofile von ZP HEAT SINK und anderen Produkten bezieht sich der Wärmewiderstand auf den Widerstand der Grenzfläche selbst gegenüber dem Wärmefluss, wenn die Wärme durch die Grenzfläche zwischen dem eng verzahnten Kühlkörper und der Wärmequelle und der Wärme fließt Waschbecken. als thermische Impedanz bezeichnet. Der Hauptgrund für den thermischen Kontaktwiderstand ist, dass die scheinbar glatte Kontaktfläche zwischen Wärmequelle und Kühlkörper tatsächlich dicht mit einer großen Anzahl von Lücken bedeckt ist, die unter dem Mikroskop deutlich sichtbar sind, und die Luft in den Lücken wie riesige Steine ​​ist in einem Fluss. Das Blockieren des Weges des Wärmeflusses beeinträchtigt die Wärmeübertragungsfähigkeit des wärmeleitenden Materials.

Normalerweise wird der Wärmewiderstand von wärmeleitenden Materialien verringert, indem Druck ausgeübt wird, so dass die wärmeleitende Silicagelfolie mit geringer Härte den Spalt zwischen den beiden Kontaktflächen vollständig ausfüllt, und dann die Wärmeflusszeit durch Verkürzung verringert wird Dicke der Kieselgelfolie und erhöht schließlich die Kontaktfläche, um eine Wärmeableitung zu erreichen. Zweck. Es ist auch möglich, den Einfluss des Wärmewiderstands auf die Wärmeübertragung zu reduzieren, indem eine wärmeleitende Silikonfolie mit hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet wird.

Die Formel zur Berechnung des thermischen Widerstands luftgekühlter industrieller Kühlkörperprofile lautet: Rsa=(Tj-Ta) /PC-Rjc-Rcs; Die Formel zur Berechnung des Wärmewiderstands von Profilkühlkörpern lautet Rzo=Rth plus Rthk, und die in der Formel enthaltenen Parameter umfassen: Es gibt fünf Parameter: Tj, Ta, Pc, Rjc und Rcs. Es ist notwendig, die Werte dieser fünf Parameter anzugeben, um den spezifischen Wert des Wärmewiderstands genau zu berechnen. Dieser Artikel erklärt die Bedeutung dieser fünf Parameter im Detail.

Berechnungsformel für den Wärmewiderstand des luftgekühlten Kühlkörperprofils Parameterbedeutung:
Rja: Gesamtwärmewiderstand, Einheit: Grad /W;
Rjc: interner Wärmewiderstand des Geräts, Einheit: Grad /W;
Rcs: Wärmewiderstand der Schnittstelle zwischen Gerät und Kühlkörperschnittstelle, Einheit: Grad /W
Rsa: Wärmewiderstand des Kühlkörpers, Einheit: Grad /W;
Tj: interne Sperrschichttemperatur des Wärmequellengeräts, Grad;
Tc: Oberflächentemperatur des Wärmequellengeräts, Grad;
Ts: Kühlkörpertemperatur, Einheit: Grad ;
Ta: Umgebungstemperatur, Einheit: Grad ;
PC: die vom Gerät verbrauchte Leistung, Einheit: W.

 

Bei Luftkühlung ändert sich der Wärmewiderstandswert mit der Temperatur, Feuchtigkeit und dem Luftdruck der Luft. Die klimatischen Bedingungen für integrierte Hochleistungs-Halbleiterbauelemente sind festgelegt auf: einen atmosphärischen Druck, 40 Grad und eine relative Luftfeuchtigkeit von nicht mehr als 90 Prozent. Der feste Wert der Luftströmungsrate ist viel niedriger als die Schallgeschwindigkeit, z. B. weniger als 7 m / s, der Luftstrom befindet sich in einem stabilen Zustand, z. B. besteht der Kühlkörper aus mehreren Metallplatten, und seine Wärme Die Wärmeübergangsgruppe bezieht sich nur auf die Gesamtfläche des Kühlkörpers A, die Luft Sie bezieht sich auf die Länge L der ebenen Platte in Strömungsrichtung, die Windgeschwindigkeit us (Luftströmungsgeschwindigkeit) und den Wärmedurchgangskoeffizienten K der Luft.

Wärmeübergangswiderstand zwischen Kühlkörper und Luft: Rthk=1/1,16 hA (Grad/Watt), wobei A die Kühlkörperfläche ist.

Für die turbulente erzwungene konvektive (luftgekühlte) Wärmeübertragung von flachen Platten wird eine Reihe von Formeln vorgeschlagen.

Wärmewiderstand des Kühlkörpers Rsa=(Tj-Ta)/Pc-Ric-Rcs-Formel: Rsa (Wärmewiderstand des Kühlkörpers) ist die Hauptgrundlage für die Auswahl eines Kühlkörpers. Tj und Rjc sind die vom Wärmequellengerät bereitgestellten Parameter, Pc ist der für das Design erforderliche Parameter, RCs können in Fachbüchern zum thermischen Design nachgeschlagen werden, oder Rcs=Querschnitt Kontaktmaterialdicke/(Kontakt Bereich X Kontaktmaterial Wärmeleitfähigkeit).

Berechnungsformel für den thermischen Widerstand von industriellen Aluminiumprofilkühlkörpern
Berechnungsformel: Rzo (Gesamtwärmewiderstand)=Rth (Festkörperwärmeübertragung im Kühlkörper) plus Rthk (Wärmeübertragungswiderstand zwischen Kühlkörper und Luft)
Ks ist die Wärmeleitfähigkeit des Metallmaterials des Kühlkörpers. Bei 20 Grad, reines Aluminium: KS=175,6 kcal/hm Grad
Us ist die Luftgeschwindigkeit des Kühlkörpers in m/s

Bei Aluminiumkühlkörpern sind die Parameter Ks, b, n und S alle Konstanten. Mit dieser Formel kann der Gesamtwärmewiderstand unter den Bedingungen unterschiedlicher Längen L und unterschiedlicher Windgeschwindigkeiten us berechnet und entsprechende Kurven erstellt werden.