散热器的表面积计算
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散热器的表面积计算
:
S = 0.86W(△T*a))
(平方米)
式中
△T——散热器温度与周围环境温度（Ta）之差（℃）；
a——传导系数，是由空气的物理性质及空气流速决定的。
a的值可以表示为:
A = Nu*λL
式中λ——热电导率由空气的物理性质决定；
L——散热器海拔高度()；
Nu——空气流速系数。
Nu值由下式决定
Nu = 0.664*
[(VV1)^(12)]*[Pr^(13)]
式中 V——动黏性系数，是空气的物理性质；
V1——散热器表面的空气流速；
Pr——参数（见表1）。
温度t℃
0
20
40
60
80
100
120
动黏性系数
0.138
0.156
0.175
0.196
0.217
0.230
0.262
热电导率
0.0207
0.0221
0.0234
0.0247
0.0260
0.0272
0.0285
Pr
0.72
0.71
0.71
0.71
0.70
0.70
0.70
散热器选择的计算方法
一，各热参数定义：
Rja——— 总热阻，℃W；
Rjc———器件的内热阻，℃W；
Rcs———器件与散热器界面间的界面热阻，℃W；
Rsa——— 散热器热阻，℃W；
Tj——— 发热源器件内结温度，℃；
Tc———发热源器件表面壳温度，℃；
Ts——— 散热器温度，℃；
Ta——— 环境温度，℃；
Pc———器件使用功率，W；
ΔTsa ———
散热器温升，℃；
二，散热器选择：
Rsa =(Tj-Ta)／Pc -
Rjc -Rcs
式中：Rsa（散热器热阻）是选择散热器的主要依据。
Tj 和Rjc
是发热源器件提供的参数，
Pc 是设计要求的参数，
Rcs
可从热设计专业书籍中查表,或采用Rcs=截面接触材料厚度（接触面积X
接触材料导热系数）。
（1） 计算总热阻Rja：Rja= (Tjmax-Ta)／Pc
（2）
计算散热器热阻Rsa 或温升ΔTsa：Rsa = Rja－Rtj－Rtc
ΔTsa＝Rsa×Pc
（3）确定散热器
按照散热器的工作条件（自然冷却或强迫风冷），根据Rsa 或ΔTsa 和
Pc
选择散热器，查所选散热器的散热曲线（Rsa 曲线或ΔTsa 线），曲线上查
出的值小于计算值时
，就找到了合适的热阻散热器及其对应的风速，根据风速流
经散热器截面核算流量及根据散热器流阻曲线
上风速对应的阻力压降，选择满足
流量和压力工作点的风扇。
散热器热阻曲线
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三，散热器尺寸设计：
对于散热器，当无法找到热阻曲线或温升曲线时，可以按以下方法确定：
按上述公式求出散热器温升ΔTsa，然后计算散热器的综合换热系数α：
α＝7.2ψ1ψ2ψ3{√√ [(Tf-Ta)／20]}
式中：
ψ1———
描写散热器Lb 对α的影响，（L 为散热器的长度，b 为两肋片的
间距）；
ψ2———
描写散热器hb 对α的影响，（h 为散热器肋片的高度）；
ψ3——— 描写散热器宽度尺寸W
增加时对α的影响；
√√ [(Tf-
Ta)／20]———描写散热器表面最高温度对周围环境的温升对α的
影响；
以上参数可以查表得到。
计算两肋片间的表面所散的功率q0
q0
=α×ΔTfa×（2h+b）×L
根据单面带肋或双面带肋散热器的肋片数n,计算散热功率Pc′
单面肋片：Pc′＝nq0
双面肋片：Pc′＝2nq0
（单面肋，简单的说，就是一边带肋，一边是一个平面。利于在
特定场合下的装
配，例如在电源模块上。）
若Pc′ ＞Pc 时则能满足要求。
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四，估算散热器表面积：
由Q=HA（T1-T2）结合修正系数推得：
S = 0.86W(△T*a))
(平方米)
式中
△T——散热器温度与周围环境温度（Ta）之差（℃）；
α（h）——换热系数，是由空气的物理性质及空气流速决定的。
α的值可以表示为:
α= Nu*λL
式中λ——热电导率由空气的物理性质决定；
L——散热器高度；
Nu——空气流速系数。
Nu值由下式决定
Nu = 0.664* [(VV1)^(12)]*[Pr^(13)]
式中 V——动黏性系数，是空气的物理性质；
V1——散热器表面的空气流速；
Pr——参数（见下表）。
温度t℃
动黏性系数 热电导率
0 0.138 0.0207
20 0.156 0.0221
40 0.175
0.0234
60 0.196 0.0247
Pr
0.72
0.71
0.71
0.71
80
100
120
0.217
0.230
0.262
0.0260
0.0272
0.0285
0.70
0.70
0.70
~
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五，计算阻力压降：
计算流经散热器阻力压降：
在算出换热系数h（α）之后，根据预选的散热器表面的空气流速
V，计算流经
散热器的空气阻力压降：
△P=f*（LD）*(12)*(ρ
V
2
)
式中： ΔP ——
沿程压力损失，Pa；
V —— 空气平均流速，ms；
f —— 沿程阻力系数；
ρ —— 空气密度，kgm3；
L —— 沿程长度，m；
D ——
当量直径，m。（D=4散热器截面面积截面周长）。
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六，计算流量：
计算流经散热器流量
Q=AV
式中
Q---流量
A--风量流经散热器截面积
V---风量流经散热器风速
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七，风扇选择：
根据计算获得的Q和△P，选择风扇PQ曲线内包含Q与△P点即可。
风扇PQ曲线
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线分别代表不同系统的特性曲线。系统特性曲线与风扇的特性
曲线的交点就是该风扇的工作点，推荐系统工作在C 点，低阻力工作点。
风扇选型工作点在实际风扇曲线下方即可满足要求。