自然散热情况下辐射和对流哪个占主导作用-续I

案例1:单个垂直平板自然对流,辐射散热

正方形平板,边长0.1m,面积0.01m^2。环境温度25℃。
分别计算对流和辐射散热部分:
对流散热量:

根据公式( http://www.coolingme.com/post/15.html)
辐射散热量:
根据公式( http://www.coolingme.com/post/24.html)
上述2个公式都是温差ΔT的函数,其曲线如下图:
自然散热情况下辐射和对流哪个占主导作用-续I_第1张图片

从上图看出,在各种温差(表面与环境)时,辐射和对流散热量几乎各占一半,辐射散热还比对流散热多出约0.4W。
环境温度越高,辐射散热所占的比例越大。因为根据上述公式,对流散热量只与温差有关,与环境温度无关。
在flotherm里计算不同功耗时的温差,来判断上述2公式的准确性。计算结果如下:

自然散热情况下辐射和对流哪个占主导作用-续I_第2张图片

红色部分的误差:仿真计算误差。
不同环境温度下的对流散热和辐射散热比较:


自然散热情况下辐射和对流哪个占主导作用-续I_第3张图片

自然散热情况下辐射和对流哪个占主导作用-续I_第4张图片

由上图可见,环境温度越高,辐射散热所占比例越大。
温差为36℃时,不同环境温度下的辐射散热所占比例如下:


案例2:常见垂直放置的肋片散热器

自然散热情况下辐射和对流哪个占主导作用-续I_第5张图片

长宽0.1m,高度为17mm
不同发热功耗下,对流与辐射散热分别所占比例。


自然散热情况下辐射和对流哪个占主导作用-续I_第6张图片

不同环境温度下,对流与辐射量分别所占比例:


自然散热情况下辐射和对流哪个占主导作用-续I_第7张图片

自然散热情况下辐射和对流哪个占主导作用-续I_第8张图片

案例3:常见水平放置的肋片散热器

自然散热情况下辐射和对流哪个占主导作用-续I_第9张图片

长宽0.1m,高度为17mm
不同发热功耗下,对流与辐射散热分别所占比例。


自然散热情况下辐射和对流哪个占主导作用-续I_第10张图片

不同环境温度下,对流与辐射量分别所占比例:


自然散热情况下辐射和对流哪个占主导作用-续I_第11张图片

自然散热情况下辐射和对流哪个占主导作用-续I_第12张图片

这张图看起来有点怪。

结论:

  • 一般自然对流散热设计里面,辐射散热是不能忽视的。
  • 简单形状的散热器随着环温的升高,辐射散热所占的比例是上升的,一般从35%-50%。

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