电子组装工艺与设备(大二下学期)第七节电子设备的强迫风冷2012.pptVIP

* 第七节 强迫风冷系统设计 强迫风冷系统的设计原则 强迫风冷是利用风机进行抽风或鼓风，以加速设备内空气流动速度，达到散热的目的。 强迫风冷适用于中、大功率的电子设备，结构简单、费用低、维护方便，是目前应用最多的一种强迫冷却方法。 强迫风冷设计的基本原则 1）设计的重点在于合理控制气流分配气流； 2）元器件的排布要合理（不发热及发热量小的、耐温性低的、发热量大而导热性差的、导热性好的） 3）发热量大的元件和其他元件可采用热绝缘； 4）元器件排列时，力求对气流的阻力最小； 5）进、出风口尽量远离。 强迫风冷的基本形式 单个元器件的强迫冷却 整机的抽风冷却 主要适用于热耗散比较分散的整机。热量经专门的风道或直接排到设备周围的大气中。 抽风的特点是风量大、风压小，各部分风量分布比较均匀。整机的抽风冷却常用在机柜中各单元热量分布比较均匀，各元件所需冷却表面的风阻较小的情况下。 抽风机常装在机柜顶部或机柜两侧，其出风口也在此处,并面对大气。进风口在机柜的下部，进风口应装滤尘器。 有风管的整机抽风 当各单元有热敏元件时，为防止上升气流流过热敏元件，就需要有专用的抽风管道。此时应设计成上下各单元互不通气，气流方向如图所示。为防止灰尘吸入，可在进风口处装滤尘装置。 无风管的整机抽风 当机柜的中部或顶部各单元需要风冷，各元件冷却表面风阻较小，但没有热敏元件时，可采用没有专用抽风道的形式，如图所示。为了便于气流流通，机柜底板以及中层各底板均需要开孔、开槽。 整机的鼓风冷却 整机鼓风的特点是风压大、风量比较集中。通常用在单元内热量分布不均匀，风阻较大、元件较多的情况下。 整机的鼓风冷却也可以分为有风管道和无风管道两种。 有风管的鼓风冷却 右图所示为有风管道形式，这样便于控制各单元的风量。 无风道的鼓风冷却 无风管适用于在底层内具有风阻较大的元件、中上层无热敏元件的情况。 通风量的计算 整机抽风或鼓风所需的风量应等于各个单元发热元器件所需风量之总和。 根据热平衡方程 所以所需的风量为 式中，Cp——空气的比热； ?—空气的密度； Qf———通风量； Q——总损耗功率； Δt——空气出口与进口温差。 管道的阻力损失 管道阻力损失主要包括沿程阻力损失ΔH1和局部阻力损失ΔH2两部分。 沿程阻力损失就是气流流动时，与管壁间的摩擦而产生的阻力；局部阻力损失是当气体进入或离开管道时，以及管道有弯曲或变更截面时产生的。因为这时气流会发生碰撞和产生漩涡，消耗一定的能量，因而引起阻力损失。通风系统的管道压力损失为摩擦阻力损失与局部阻力损失之和，称为全压，即H=ΔH1+ΔH2 用于电子产品冷却的风机可根据计算的风量和全压进行选择。 通风管道设计原则 通风管道设计原则 通风管道应尽量短 尽量用直管。避免采用急剧弯曲的管道，减少阻力损失，最好在风速较小的地方弯曲。 风道的截面尺寸最好和风机的出口一致，以免因变换截面而增加阻力损失。 避免骤然扩展或骤然收缩。 应采用光滑材料做通风道，以减小摩擦损失。 合理设计进风口的结构。一方面尽量使其对气流的阻力最小，另一方面要达到滤尘作用。 对一些大机箱尽可能采用直的锥形风道。 通风机选择及应用 通风机的分类 轴流式通风机 空气进出口的流动方向与轴线平行，其特点是风量大，风压小。根据结构型式它又可分为： 螺旋桨式 圆筒式 导叶式 圆筒式 如图所示，其特点是在螺旋桨形叶轮的外面围有圆筒，其叶尖漏损小，效率比螺旋桨式风扇要高。 导叶式 其构造与圆筒式相同，仅在出口或进口处加装导风叶，用以引导气流，减少涡流损失。 前导叶的作用是使进入风机前的气流发生偏转，把气流由轴向引为旋向进入，这样可使叶轮出口气气流的方向均为轴向流出； 后导叶在轴流式风机中应用最广，气体轴向进入叶轮，从叶轮流出的气体绝对速度有一定旋向，经后导叶扩压并引导后，气体以轴轴向流出。 此种风机效率高，静压效率一般可达95%。 离心式通风机 由螺壳、转动的叶轮 及外部的驱动电机等三个 主要部件组成，如图所示。 空气从轴向进入，然后转90°，在叶轮内作径向流动，并在叶轮外周压出，再经螺壳由出风口排出。叶轮由很多叶片组成，其风压由离心力产生。 这类通风机的特点是风压高、风量小，一般用在阻力较大的发热元器件或电子机柜的通风冷却。 离心式通风机叶片形状可分为前弯式、径向弯式、后弯式三种。 通风机的功率和效率