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自然对流情况散热片间隙对性能的影响

coolingme 散热器 2016-07-03 17:22:54

在LED灯具的散热设计时,很多情况下只能用自然散热的手段。既然需要自然散热,那有效散热面积当然越大越好,最直接的办法就是增加翅片,但翅片的 间隙是不是越小越好呢?也不是,因为间隙小到一定程度会影响自然对流的边界层,相邻翅片板壁的边界层一旦汇合,那翅片之间的空气流速就急剧下降,对流效果 也急剧下降。

那自然散热情况下,散热片之见的间隙留多少为好呢?根据边界层的理论,一定有一个临界值,如何才能兼顾散热面积和对流效率呢?

以下例子就研究了垂直放置的散热片其温度随着散热片间隙改变而变化的效果。

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针对本例子中的散热片,考虑辐射散热,翅片间隙在9mm的时候:

底板温度最低;

风速最大且开始趋于稳定;

对流散热量所占比例最高;

对流传热系数处于拐点且趋于稳定。

而一般的间隙2-3mm的时候,对流传热系数只有1W/m^2-K左右,对流散热量占比54%,所以在初期估算散热片的温升的时候,要根据间隙的大小来估算。

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如果改变散热片的高度为0.05m,还符合这个规律吗?

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散热片高度降低一般,各种曲线随着间隙的变化趋势与原高度散热片时的变化基本一致,在间隙为7.8mm的时候温度最低。

 

综合上述数据:

1. 估算垂直放置的散热片的温升时,ΔT=(0.53-0.63)*P/【(1-5)*A】。对流散热量取总功耗的53-63%,对流传热系数取1-5。如果间隙为2-4mm ,对流系数取1-2W/m^2-K。间隙>8mm,对流系数取4-5W/m^2-K。

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