强制对流中散热片的热阻估算

手工计算公式推导

在强制对流计算中，知道一个散热器的形状和尺寸，如何不通过软件仿真而是用手工估算它的热阻呢？

首先可以把散热器分成了2部分：一部分是底板，一部分是FIN。热阻也相应分为2部分，一部分是BASE的导热热阻，另一部分是散热器的对流热阻。
已知条件是图1中的散热片参数和以下参数：
P 发热功耗
G 经过散热器的总风量

图1
Nf FIN的数目
V 经过FIN的风速
Hf FIN的高度
t FIN的厚度
b FIN之间的间隙

BASE与空气接触的总面积（除去FIN占去的部分）

单个Fin与空气接触的总面积

第一步是计算传热系数：

风速：

雷诺数：

（这个公式如何推导？）
普朗特数：

怒塞尔数：

这个公式的推导式如何得来的？
计算传热系数：

第二步是计算对流热阻：

Fin的效率ηfin的计算如下：

【参考1】
其中m值计算如下：

【参考2】

第三步计算BASE的传导热阻：

第四步计算总热阻：

实际案例：仿真和手工计算对比

仿真结果：

温升为7℃，与公式计算结果相差很小。

参考文献：

1. 参考1 参考2 《传热学》第三版 高等教育出版社P41
2. http://www.mhtl.uwaterloo.ca/pdf_papers/mhtl02-1.pdf
3. http://www.electronics-cooling.com/2003/02/estimating-parallel-plate-fin-heat-sink-thermal-resistance/