1-5 管路计算
知识点1-5 管路计算
1．学习目的
通过学习掌握不同结构管路（简单管路，并联管路及分支管路）的特点，设计型和操作型管路计算方法和步骤，以达到合理确定流量、管径和能量之间的关系。
2．本知识点的重点
重点为不同结构管路的特点，如简单管路能量损失具有加和性；并联管路中各支管中的压强降（或能量损失）相等；分支管路中单位质量流体流动终了时的总机械能和沿程能量损失之和相等，并且在数值上等于在分叉点每kg流体具有的总机械能。能够根据复杂管路的特点，分配各支管中流体的流量。
由于诸变量间复杂的非线形关系，求流量或确定管径一般需要试差计算。
3．本知识点的难点
本知识点无难点，但在管路的试差计算（特别是复杂管路的试差计算）往往比较繁琐，作题时要正确的确定基本关系，并进行耐心、细致的计算。
4．应完成的习题
1-16．10℃的水以500L/min的流量过一根长为300m的水平管，管壁的绝对粗糙度为0.05mm。有6m的压头可供克服流动的摩擦阻力，试求管径的最小尺寸。
[答:90.4mrn]
1-17．在两座尺寸相同的吸收塔内，各填充不同的填料，并以相同的管路并联组合。每条管上均装有闸阀，两支路的管长均为5m(包括除了闸阀以外的管件局部阻力的当量长度)，管内径为200mm。通过填料层的能量损失可分别折算为5u21与4u22，式中u为气体在管内的流速m/s。
气体在支管内流动的摩擦系数λ＝0.02。管路的气体总流量为0.3m3/s。试求（1）当两阀全开时，两塔的通气量；（2）附图中AB的能量损失。
[答：（1）V s1=0.142/s，V s2=0.158m3/h；（2）108.6J/㎏]
1-18．用离心泵将200C水经总管分别送至A、B容器内，总管流量为89m3/h，总管直径为φ127×5mm。原出口压强表读数为1.93×103Pa，容器B内水面上方表压为1kgf/cm2。总管的流动阻力可忽略，各设备间的相对位置如本题附图所示。试求：（1）离心泵的有效压头H e；（2）
两支管的压头损失。
[答(1)17.94m；(2) m，m]
1-19．用效率为80%的齿轮泵将粘稠的液体从敞口槽送至密闭容器内，两者液面均维持恒定，容器顶部压强表的读数为30×103Pa。用旁路调节流量，其流程如本题附图所示。主管流量为14m3/h，管径为φ66×3mm，管长为80m（包括所有局部阻力的当量长度）。旁路的流量为5m3/h，
管径为φ32×2.5mm，管长为20m（包括除了阀门外的所有局部阻力的当量长度）。两管路的流型相同，忽略贮槽液面至分支点O之间的能量损失。被输送液体的粘度为50mPa·s，密度为1100kg/m3。试计算(1)泵的轴功率；(2)旁路阀门的阻力系数。
[答：（1）10.0877kW；（2）8.01]
（一）管路计算内容和基本关系式
管路计算的目的是确定流量、管径和能量之间的关系。管路计算包括两种类型，即
设计型计算是给定输送任务，设计经济合理的输送管路系统，其核心是管径。该类计算为为定解问题，存在参数优化选择。
操作型计算是对一定的管路系统求流量或对规定的输送流量计算所需能量。
管路计算的基本关系式是连续性方程，柏努力方程（包括静力学方程）及能量损失计算式（含λ的确定）。
由于某些变量间较复杂的非线性关系，除能量计算外，一般需试差计算或迭代方法求解。
（二）管路分类
1．按管路布局可分为简单管路与复杂管路（包括并联管路和分支管路）的计算。
2．按计算目的有三种命题：
（1）对于已有管路系统，规定流量，求能量损失或We；
（2）对于已有管路系统，规定允许的能量损失或推动力，求流体的输送量；
（3）规定输送任务和推动力，选择适宜的管径。
前两类命题属操作型计算，第3类命题属设计型计算。除求能量损失或We外，一般需进行试差计算。试差计算方法随题给条件差异而不同。复杂管路系统中任一参数的改变，都会引起其它参数的变化及流量的重新分配。
由等径或异径管段串联而成的管路系统称为简单管路。流体通过各串联管段的流量相等，总阻力损等于各管段损失之和。
1．简单管路操作型计算
对一定的流体输送管路系统，核算在给定条件下的输送量或能量损失。
2．简单管路设计型计算
对于规定流量和推动力求管径的设计型计算，仍需试差法。试差起点一般是先选流速u，然后计算d和We。由于不同的u对应一组d与We，需要选择一组最经济合理的数据—优化设计。
流体流经图1-28所示的并联管路系统时，遵循如下原则：
主管总流量等于各并联管段之和，即
V=V1+V2+V3
各并联管段的压强降相等，即
或
各并联管路中流量分配按等压降原则计算，即
流体经图1-29所示的分支管系统时，遵如下原则：
主管总流量等于各支管流量之和，即V=V1+V2
单位质量流体在各支管流动终了时的总机械能与能量损失之和相等，即
流体流经各支管的流量或流速必须服从上两式。
【例1-21】如本题附图所示，密度为950kg/m3、粘度为1.24mPa·s的料液从高位槽送入塔中，高位槽内的液面维持恒定，并高于塔的进料口4.5m，塔内表压强为3.5×103Pa。送液管道的直径为45×2.5mm，长为35m（包括管件及阀门的当量长度,但不包括进、出口损失），管壁的绝对粗糙度为0.2mm，试求输液量为若干m3/h。.
解：该例为操作型试差计算题。计算过程如下：
以高位槽液面为上游截面1-1’，输液管出口内侧为下游截面2-2’，并以截面2-2’的中心线为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式，即
式中
将已知数据代入上两式，经整理得到
（a）而，故需试差。
试差方法一：
先取先取值，求值，在阻力平方区查取，然后按如下方框进行计算。
具体计算过程如下：
取ε=0.2mm，ε/d=0.2/40=0.005，在图1-25的阻力平方区查得λ=0.03。将λ值代入式a计算u，即
由ε/d及Re值，再查图1-25，得到λ＝0.0322，与原取0.03有差别，进行第二次试差，解得u=1.656m/s，Re=5.08×104，λ＝0.0322。于是u=1.656m/s即为所求，故液体输送量为
试差方法二
根据流体性质初设u，按如下步骤进行计算。
对于一定管路系统，已知流量求能量损失则不需试差。
【例1-22】从高水位塔将20℃的清水送至某车间。要求送水量为45m3/h，管路总长度（包括所有局部阻力的当量长度）为600m，水塔与车间水面均通大气且维持恒差12m，试确定管子直径。
解：本题为管路的设计型计算。
在管路两端水面之间列柏努利方程式（以车间水面为基准水平面）并化简，得到
而
则
（1）
由于λ=f(Re,ε/d)=f’(d)，故需试差计算。其步骤为
初取λ0=0.027，则
初选φ121×4.5mm的热轧无缝钢管，并取ε=0.3mm。
20℃水的有关物性参数为ρ=1000kg/m3，μ＝1.005mPa·s。
由Re及值查摩擦系数图得λ1＝0.027。原λ0的初值正确，求得的管径有效，即选φ121×4.5mm的热轧无缝钢管。
【例1-23】如本题附图所示的并联管路中，支管1是直径为φ56×2mm，其长度为30m；支管2是直径为φ85×2.5mm，其长度为50m。总管路中水的流量为60m3/h，试求水在两支管中的流量。
各支管和长度均包括局部的当量长度。为了略去试差法的计算内容，取两支管的摩擦系数λ相等。
解：该例为并联管路操作型计算，由于该题作了简化处理，从而避免了试差计算。计算的两个基本关系式为:
V S=V S,1+V S,2=60/3600=0.0167m3/s (a)
(b)
联解式a与式b，得到
V s,1=0.0051m3/s=18.3m3/h
V s,2=0.0116m3/s=41.76m3/h
【例1-24】12℃的水在本题附图所示的管路系统中流动。已知左侧支管的直径为
φ70×2mm，直管长度及管件、阀门的当量长度之和为42m；右侧支管的直径为φ76×2mm，直管长度及管件、阀门的当量长度之和为84m。连接两支管的三通及管路出口的局部阻力可以忽略不计。a、b两槽的水面维持恒定，且两水面间的直距离为2.6m。总流量为55m3/h，试求流往两槽的水量。
解：该题为分支管路操作型试差计算(因入为未知)。
截面基准水平面的选取如本例附图所示。
计算中作两项简化假设：忽略三通及管路出口局部阻力，两槽液面上的动能项可忽略不计，即u1=u2=0。则可得两个基本关系式，即连续性方程
或
则
（a）能量方程
将有关数据代入并整理得：
所以
（b）取ε=0.2mm，假设一系列u a，进行试差计算。试差过程示于本例附表。
例1-24 附表
试差结果结果为
u a=2.1m/s，u b=1.99m/s
【例1-25】如本题附图所示，用泵输送密度为710㎏/m3的油品，从贮槽输送到泵出口以后，分成两支：一支送到A塔顶部，最大流量为10800㎏/h，塔内表压强为98.07×104Pa；另一支送到B塔中部，最大流量为6400㎏/h，塔内表压强为118×104Pa。贮槽C内液面维持恒定，液面上方的表压强为49×103Pa。
现已估算出当管路上阀门全开，且流量达到规定的最大值时，油品流经各段管路的能量损失是：由截面1-1’至2-2’(三通上游)为20J/㎏；由截面2-2’至3-3’(管出口内侧)为60J/㎏；由截面2-2’至4-4’(管出口内侧)为50J/㎏。油品在管内流动时的动能很小，可以忽略。各截面离地面的直距离见本题附图
已知泵的效率为60%,求泵的功率.
解：本例仍为分支管路操作型计算.泵的轴功率为
(a)
式中，w s为通过泵的总流量，㎏/s。而We需由分支管路中要求的最大值为依据。现计算如下：
截面和基准水平面的选取如本例附图所示。在截面1-1’与2-2’间列柏努利方程式，得到
令
将有关数据代入上两式并整理，得到
(b)
为保证油品自截面2-2’送至两塔内，则应从两塔分别计算，并取其中较大者。
以A塔计算
以B塔计算
显然，当J/kg时，才能保证两支管中的输送任务。
则
于是
操作时，应关小去A塔的调节阀，提高其能量损失，以保证工艺要求的输送量。
应指出，直接在3-3’截面与1-1’截面或4-4’与1-1’之间列柏努利方程，按简单管路计算，可得到相同结果。
管路计算例题
管路计算例题 在进行管路的工艺计算时，首先要从工艺流程图中抽象出流程系统并予以简化，使得便于计算。 管路的型式各种各样，但是大致可分为简单管路和复杂管路。 1简单管路和复杂管路的特点与常见问题 1.1简单管路由一种管径或几种管径组成而没有支管的管路称为简单管路。 1）特点： a 稳定流动通过各管段的质量流量不变，对不可压缩流体则体积流量也不变； b 整个管路的阻力损失为各段管路损失之和。 2）常见的实际问题 a 已知管径、管长（包括所有管件的当量长度）和流量，求输送所需总压头或输送机械的功率（通常对于较长的管路，局部阻力所占的比例很小；相反，对于较短的管路，局部阻力常比较大）。； b 已知输送系统可提供的总压头，求已定管路的输送量或输送一定量的管径。 1.2复杂管路典型的复杂管路有分支管路、汇合管路和并联管路。 1）特点 a 总管流量等于各支管流量之和； b 对任一支管而言，分支前及分支后的总压头皆相等，据此可建立支管间的机械能衡算式，从而定出各支管的流量分配。 2）常见的问题 a 已知管路布置和输送任务，求输送所需的总压头或功率； b 已知管路布置和提供的压头，求流量的分配；或已知流量分配求管径的大小。 2简单管路和复杂管路的计算 2.1简单管路计算 当局部阻力损失占总阻力损失的5-10%时，计算中可忽略不计；或者在计算中以沿程损失的某一百分数表示；但是也可以将局部损失转变为当量长度，与直管长度一起作为进行阻力损失计算的总管长。 如图1所示，柏努利方程可写成： H = u2 +λ l+l e × u2 2g d 2g 式中：u ——管内流速，m/s； l e ——局部阻力的当量长度，m； l ——直管长度，m。 如果动压头u2/2g与H比较起来很小，可以略去不计，则上式可简化成 H = λl+l e × u2 d 2g 从上式可看出，全部压头H仅消耗在克服在沿程阻力，H =Σh f 。在计算中有三种情况： 1）已知管径d、流量及管长l，求沿程阻力（见例1）； 2）已知管径d、管长l及压头H，求流量V（见例2、例3）； 3）已知管长l、流量V及压头H，求管径d（见例4）；
散热器片数计算方法
散热器片数计算方法（精确计算） 散热器（俗称暖气片），是将热媒（热水或蒸汽）的热量传导到室内的一种末端采暖设备，已成为 冬季采暖不可缺少的重要组成部分。散热器计算是确定供暖房间所需散热器的面积和片数。 一、散热器片数计算公式 （1）已知散热器传热系数K 和单片散热器面积F 散热器片数n 的计算公式如下： [1] 式中，Q 为房间的供暖热负荷，W ；K 为散热器传热系数，W/(㎡·℃)；F 为单片散热器面积，㎡/片；Δt 为散热器传热温差，℃；β、β、β、β依次为散热器的安装长度修正系数、支管连接方式修正系数、安装形式修正系数、流量修正系数。 散热器的传热温差计算如下： Δt=t – t 式中，t 为散热器里热媒（热水或蒸汽）的平均温度（热媒为热水时，等于供/回水温度的算术平均值），℃；t 为供暖室内计算温度，一般为18℃。 以95/70℃的热水热媒为例，Δt=64.5℃： 1234pj n pj n
（2）已知单片散热器的散热量计算公式ΔQ 散热器片数n 的计算公式如下： [2] 式中，ΔQ 为单片散热器散热量，W/ 片。 式中，A 、b 为又实验确定的系数，可要求厂家提供。以椭四柱813型为例，ΔQ=0.657Δt 。 二、散热器修正系数β、β、β、β[2]表 安装长度修正系数β 表 支管连接方式修正系数β 表 安装形式修正系数β 1.30612341 2 3
表 进入散热器的流量修正系数β注：1）流量增加倍数 = 25 /（供水温度 - 回水温度）；2）当散热器进出口水温为25℃时的流量，亦称标准流量，上表中流量增加倍数为1 。 三、房间层数位置修正 此外，对多层住宅根据多年实践经验，一般多发生上层热下层冷的现象，故在计算散热器片数时，建议在总负荷不变的条件下，将房间热负荷做上层减、下层加的调整，调整百分数一般为5% ~15%，见下表。 表 散热器片数调整百分表（%） 四、散热器片数近似问题 散热器的片数或长度，应按以下原则取舍：（《09 技术措施》2.3.3条）[3] 1）双管系统：热量尾数不超过所需散热量的5%时可舍去，大于或等于5%时应进位； 2）单管系统：上游（1/3）、中间（1/3）及下游（1/3）散热器数量计算尾数分别不超过所需散热量的7.5%、5%及2.5%时可舍去，反之应进位； 3）铸铁散热器的组装片数，不宜超过下列数值： 粗柱型（包括柱翼型）：20片 细柱型：25片 长翼型：7片 4
暖气片如何选型及计算
暖气片报价如何选型及计算 机械循环热水采暖系统，摩擦阻力损失占50%，局部阻力损失占50%； 换热器按0.1-0.15MPa估算； 设计裕量:10-20%。 1MPa=10KGF/CM2=100MH2O 1MMH2O=10Pa 循环水泵如何选择? 应根据计算所得的水量G及总循环阻力H来选择水泵.与外网连接的系统应换算外网在本楼接口处的供回水压差，是否够用(城市热网一般预留压差≥5MH2O)。 金旗舰散热器的工作压力定多少是合适的? 我国暖通空调设计规范规定,采暖系统高度超过50M时就应分区设置.这时系统的静压约为55MH2O。而采暖系统的动压(推动水循环，包括换热器等)约为20M-30M H2O,动压和静压的总和约为70-90MH2O (即0.7-0.9MPa)。所以散热器的工作压力取1.0MPa已够用了。关于个别城市热网直连的情况可作特殊处理。 系统运行前的压力测试如何进行? 在系统或系数的某部分投入运行前,必须对其进行压力测试.首先,所测系统应排出空气并充满处理过的水，然后用泵将压力升到至少为工作压力的1.5倍。这一压力应该至少保持10分钟，压力下降
不超过0.02 Mpa才为合格，在压力测试过程中，应对接头，连接处和设备进行目测检查以确保无泄漏。测试人员应进行记录，该记录应包括时间、地点、观测设备以及测试的初始和终了压力等信息，也应包括注意到的可能渗漏.最后测试人员在测试记录上签字。具体测点位置及系统试压的压力值均应按施工验收规范要求确定。 热水供暖系统设计应强调哪些问题? 应从以下6方面考虑： 1、必须保证满水条件下的闭式循环,最好实现密闭式热水采暖系统； 2、必须强调供暖水质的处理及控制； 3、必须保证有足够的水量,足够的资用压头； 4、必须有良好的排气,保证水循环畅通； 5、必须考虑水力平衡,保证各组散热器均能通水； 6、对较长的直管段,必须考虑热补偿。 三散热器选择与比较 购房要注意有关供暖系统的哪些问题? 可以从7个方面加以考虑： 1、注意散热器的热负荷,即每平方米的散热量.华北地区的砖混结构住宅,一般配置70W/㎡；节能型保温建筑配置50W/㎡；华中及华东地区的独立供暖住宅，一般配置120～130W/㎡。 2、看散热器类型是否安全舒适.面积很大的房间最好选用R021B 1800的散热器,散热均匀又安全舒适；
第六节通风道系统
第六节通风管道系统 掌握: 一、计算部分: 有关涉及大纲1.4条暖通空调制冷系统设计方法－风管系统设计计算:风管内风速的确定、管径的计算、管道的压力损失计算、管路系统各环路的压力平衡计算、均匀送风管道设计计算; 二、通风系统（包括除尘系统）划分原则、管道布置要求;通风系统设计的防爆防腐预保温;掌握规范中的相关强制性条文。 熟悉:暖通空调设备产品标准中设计选用部分的规定－通风管道的材料与形式、除尘设备。 第七节通风机 熟悉:暖通空调设备产品标准中设计选用部分的规定 了解各类通风机的构造 一、 （熟悉）通风机的分类．．、性能参数．．．． 与命名 各种通风机的使用条件、使用环境（掌握） 性能参数:风量、风压、功率（掌握） 表2.7－5风机性能发生变化的关系式(ρ,n,D 变化 对L 、P 、N 、η的影响) 二、 （掌握）通风机的选择．．．．．．与（熟悉）风管系统的联接 注意事项 （掌握）使用工况的修正(ρ—P) 三、 通风机在通风系统中的工作
通风机特性曲线（掌握） 管网特性曲线P=SQ2（掌握） 四、（熟悉）通风机的联合工作 风机的并、串联 五、通风机的运行调节 改变管网特性曲线的调节方法 改变风机特性曲线的调节方法 改变通风机转速的调节方法 改变通风机进口导流叶片角度的调节方法 第八节通风管道风压、风速、风量测定 了解: 一.测定位置和测定点 二.管道内压力的测定 测定原理 三.管道内风速的测定 间接式(测动压算风速) 直接式(热球风速仪) 四.管道内流量的测定L=v p·F 五.局部排风罩口风速风量的测定 动压法 静压法 实验方法求得流量系数
第九节（掌握）建筑防排烟 （了解）基本知识 （了解）防火分区 (掌握)防烟分区 (掌握)防烟排烟设施的选择、(熟悉)高层防烟排烟的分类、设计方法 (熟悉)防排烟设计系统设计的基本要求 (掌握)高层建筑机械加压送风防烟 (掌握)高层建筑自然排烟 (掌握)高层建筑机械排烟 (熟悉)通风、空调系统防火防爆设计要点 (掌握)防火排烟设备及部件及材料的选择、(熟悉)防烟排烟设备的基本性能 (熟悉)机械防排烟及空调通风系统防火控制程序 第十节厨房通风（“了解”） 一、厨房通风概述 熟悉厨房通风设计原则 了解厨房采暖与降温 二、厨房设备及其散热量 了解厨房设备分类 三、厨房通风量（掌握） 全面通风
第六节通风管道系统
第六节通风管道系统 掌握: 一、计算部分: 有关涉及大纲1.4条暖通空调制冷系统设计方法－风管系统设计计算:风管内风速的确定、管径的计算、管道的压力损失计算、管路系统各环路的压力平衡计算、均匀送风管道设计计算; 二、通风系统（包括除尘系统）划分原则、管道布置要求;通风系统设计的防爆防腐预保温;掌握规范中的相关强制性条文。 熟悉:暖通空调设备产品标准中设计选用部分的规定－通风管道的材料与形式、除尘设备。 第七节通风机 熟悉:暖通空调设备产品标准中设计选用部分的规定 了解各类通风机的构造 一、（熟悉）通风机的分类 ．．．．与命名 ．．、性能参数 各种通风机的使用条件、使用环境（掌握） 性能参数:风量、风压、功率（掌握） 表2.7－5风机性能发生变化的关系式(ρ,n,D变化对L、P、N、η的影响) 二、（掌握）通风机的选择 ．．．．．．与（熟悉）风管系统的联接 注意事项 （掌握）使用工况的修正(ρ—P) 三、通风机在通风系统中的工作
通风机特性曲线（掌握） 管网特性曲线P=SQ2（掌握） 四、（熟悉）通风机的联合工作 风机的并、串联 五、通风机的运行调节 改变管网特性曲线的调节方法 改变风机特性曲线的调节方法 改变通风机转速的调节方法 改变通风机进口导流叶片角度的调节方法 第八节通风管道风压、风速、风量测定 了解: 一.测定位置和测定点 二.管道内压力的测定 测定原理 三.管道内风速的测定 间接式(测动压算风速) 直接式(热球风速仪) 四.管道内流量的测定L=v p·F 五.局部排风罩口风速风量的测定 动压法 静压法 实验方法求得流量系数
第九节（掌握）建筑防排烟 （了解）基本知识 （了解）防火分区 (掌握)防烟分区 (掌握)防烟排烟设施的选择、(熟悉)高层防烟排烟的分类、设计方法 (熟悉)防排烟设计系统设计的基本要求 (掌握)高层建筑机械加压送风防烟 (掌握)高层建筑自然排烟 (掌握)高层建筑机械排烟 (熟悉)通风、空调系统防火防爆设计要点 (掌握)防火排烟设备及部件及材料的选择、(熟悉)防烟排烟设备的基本性能 (熟悉)机械防排烟及空调通风系统防火控制程序 第十节厨房通风（“了解”） 一、厨房通风概述 熟悉厨房通风设计原则 了解厨房采暖与降温 二、厨房设备及其散热量 了解厨房设备分类 三、厨房通风量（掌握） 全面通风
散热片散热面积计算
散热片作为强化传热的重要技术之一，广泛地应用于提高固体壁面的传热速率。比如飞机、空调、电子元件、机动车辆的散热器、船用散热器等［1］。对散热片强化传热的研究引起国 内外众多学者的关注，如对散热片自然对流的研究［2-7］，对散热片强制对流的研究［8-12 ］。前人对散热片的研究大致可分为两类：其一，采用实验的手段，在一定范围内改变散热片组的结构尺寸和操作参数，比较其传热性能，从而得出散热片组最优的结构尺寸和最优的操作参数；其二，采用数学方法，对某一具体情况推导出偏微分方程，简化其边界条件，求其数值解。本文深入分析散热片组间流体的流动特性及传热特性，总结各种因素对传热的影响，采用最优化技术及先进的计算机软件技术，对自然对流情况下矩形散热片组的散热过程进行了优化研究，并设计典型实验，检验优化结果。 2 散热片散热过程分析散热片多用于强化发热表面向空气散热的情况，故本文以与空气接触的散热片 为研究对 象。由于散热片表面温度(一般不超过250 C )不高，散热片组对空气的辐射换热量采用式(1) 计算可知，它所占比例小于总散热量的3%。因此，散热片表面与周围环境之间的散热主要 是对流传热。式(1)中的F为辐射角系数，本文散热片组的辐射角系数由G N ELLISON ［13］ 介绍的方法求得。 (1) 散热片传热是一个比较复杂的物理过程，对此过程，国内外学者进行了深入的实验研究，他们的工作主要着重于传热系数大小、传热系数与流体流速以及流道的几何形状等因素的内在联系。在实验研究中得到了许多适用于具体实验条件的准数关联式。这些结果对传热过程 的了解和散热片的设计有重要的意义。 在自然对流条件下，散热片组的结构参数(散热片的间距、高度、厚度 )是散热片散热的 主要影响因素，散热片组的结构见文献［ 14］。 2.1 间距对散热片散热的影响 描述流体与固体间对流传热的基本方程式为： Q=hA AT (2) 从上式可以看出，通过提高传热系数h，增大传热面积来强化流体与散热片表面间的对 流传热效果。当基面宽度 W给定时，假定传热温差AT,传热系数h不变，这样散热量 Q 的提高就取决于换热面积 A 的大小。增加散热片数量就可以增加换热面积，有利于散热。但散热片数目的增多，减小了散热片间的距离S,传热系数h也随之降低。 2.2 高度对散热片散热的影响 提高散热片的高度 H可以增加换热面积 A，从而达到强化传热的目的。但增加高度会使散热片顶部的局部传热系数降低，导致平均传热系数的降低。此外，高度也影响着从散热片基面到端部的温度降。高度越大，温度降也越大，导致散热片表面与周围大气的平均温度差就随之降低，不利于散热。实际上，散热片的高度还将受到整机外型尺寸的限制。 2.3 厚度对散热片散热的影响 散热片越薄，则单位长度上可装载的散热片的数量就越多，从而增大散热面积，强化散热片的散热；随着散热片厚度的增大，散热片表面与周围大气的平均换热温度差AT就随之 降低，这对于散热是不利的。在实际的应用中，厚度3的大小往往受工艺水平高低所限。一
第六节通风管道系统
第六节通风管道系统 掌握： 一、计算部分： 有关涉及大纲1.4条暖通空调制冷系统设计方法-风管系统设计计算:风管内风速的确定、管径的计算、管道的压力损失计算、管路系统各环路的压力平衡计算、均匀送风管道设计计算； 二、通风系统（包括除尘系统）划分原则、管道布置要求；通风系统设计的防爆防腐预保温；掌握规范中的相关强制性条文。 熟悉:暖通空调设备产品标准中设计选用部分的规定-通风管道的材料与形式、除尘设备。 第七节通风机 熟悉:暖通空调设备产品标准中设计选用部分的规定 了解各类通风机的构造 一、（熟悉）通风机的分类、性能参数与命名 ? ? ? ? ? ? 各种通风机的使用条件、使用环境（掌握） 性能参数:风量、风压、功率（掌握） 表2.7 —5风机性能发生变化的关系式（p n,D变化对 L、P、N、n的影响） 二、（掌握）通风机的选择与（熟悉）风管系统的联接 注意事项 （掌握）使用工况的修正（p-P）
三、通风机在通风系统中的工作 通风机特性曲线（掌握） 管网特性曲线P=SQ2（掌握） 四、（熟悉）通风机的联合工作 风机的并、串联 五、通风机的运行调节 改变管网特性曲线的调节方法 改变风机特性曲线的调节方法 -改变通风机转速的调节方法 -改变通风机进口导流叶片角度的调节方法 第八节通风管道风压、风速、风量测定了解： 一.测定位置和测定点 二.管道内压力的测定 测定原理 三?管道内风速的测定 间接式（测动压算风速） 直接式（热球风速仪） 四.管道内流量的测定L=v p F 五.局部排风罩口风速风量的测定 C动压法 静压法 实验方法求得流量系数
第九节（掌握）建筑防排烟 （了解）基本知识 （了解）防火分区 （掌握）防烟分区 （掌握）防烟排烟设施的选择、（熟悉）高层防烟排烟的分类、设计方法 （熟悉）防排烟设计系统设计的基本要求（掌握）高层建筑机械加压送风防烟 （掌握）高层建筑自然排烟 （掌握）高层建筑机械排烟 （熟悉）通风、空调系统防火防爆设计要点 （掌握）防火排烟设备及部件及材料的选择、（熟悉）防烟排烟设备的基本性能 （熟悉）机械防排烟及空调通风系统防火控制程序第十节厨房通风（“了解）” 一、厨房通风概述 熟悉厨房通风设计原则了解厨房采暖与降温 二、厨房设备及其散热量 了解厨房设备分类 三、厨房通风量（掌握） 全面通风
散热器面积及片数的计算方法
工程一：室内热水供暖工程施工 模块三：散热器施工安装 单元2 散热器的计算 1-3-2-1散热器面积及片数的计算方法 1.计算散热器的散热面积 供暖房间的散热器向房间供应热量以补偿房间的热损失。根据热平衡原理，散热器的散热量应等于房间的供暖设计热负荷。 散热器散热面积的计算公式为 3 21) (βββn pj t t K Q F -= （2-1-2） 式中 F ——散热器的散热面积（m 2 ）； Q ——散热器的散热量（W ）； K ——散热器的传热系数[W/（m 2 ·℃）]； t pj ——散热器内热媒平均温度（℃）； t n ——供暖室内计算温度（℃）； β1——散热器组装片数修正系数； β2——散热器连接形式修正系数； β3——散热器安装形式修正系数。 2.确定散热器的传热系数K 散热器的传热系数K 是表示当散热器内热媒平均温度t pj 与室内空气温度t n 的差为1℃时， 每1 m 2 散热面积单位时间放出的热量。选用散热器时希望散热器的传热系数越大越好。 影响散热器传热系数的最主要因素是散热器内热媒平均温度与室内空气温度的差值Δt pj 。另外散热器的材质、几何尺寸、结构形式、表面喷涂、热媒种类、温度、流量、室内空气温度、散热器的安装方式、片数等条件都将影响传热系数的大小。因而无法用理论推导求出各种散热器的传热系数值，只能通过实验方法确定。 国际化规范组织（ISO ）规定：确定散热器的传热系数 K 值的实验，应在一个长×宽×高为（4±0.2）m ×（4±0.2）m ×（2.8±0.2）m 的封闭小室内，保证室温恒定下进行，散热器应无遮挡，敞开设置。 通过实验方法可得到散热器传热系数公式 K=a （Δt pj ）b =a （t pj -t n ）b （2-1-3） 式中 K ——在实验条件下，散热器的传热系数[W/（m 2 ·℃）]； a 、b ——由实验确定的系数，取决于散热器的类型和安装方式； Δt pj ——散热器内热媒与室内空气的平均温差，Δt pj =t pj –t n 。 从上式可以看出散热器内热媒平均温度与室内空气温差Δt pj 越大，散热器的传热系数 K 值就越大，传热量就越多。 附录9给出了各种不同类型铸铁散热器传热系数的公式。应用这些公式时，需要确定散热器内的热媒平均温度t pj 。 3.确定散热器内热媒平均温度 散热器内热媒平均温度t pj 应根据热媒种类（热水或蒸汽）和系统形式确定。 热水供暖系统
流体力学-第五章-压力管路的水力计算
第五章压力管路的水力计算 主要内容 长管水力计算 短管水力计算 串并联管路和分支管路 孔口和管嘴出流 基本概念： 1、压力管路：在一定压差下，液流充满全管的流动管路。（管路中的压强可以大于大气压，也可以小于大气压） 注：输送气体的管路都是压力管路。 2、分类： 按管路的结构特点，分为 简单管路：等径无分支 复杂管路：串联、并联、分支 按能量比例大小，分为 长管：和沿程水头损失相比，流速水头和局部水头损失可以忽略的流动管路。 短管：流速水头和局部水头损失不能忽略的流动管路。 第一节管路的特性曲线 一、定义：水头损失与流量的关系曲线称为管路的特性曲线。 二、特性曲线
l l L g V d L g V d l l g V d l d l g V d l g V h h h f j w + = = + = ?? ? ? ? ? + = + = + = 当 当 当 其中， 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 λ λ λ λ λ ζ （1）把2 4 d Q A Q V π = = 代入上式得： 2 2 5 2 2 2 28 4 2 1 2 Q Q d g L d Q g d L g V d L h w α π λ π λ λ= = ? ? ? ? ? = = （2） 把上式绘成曲线得图。 第二节长管的水力计算 一、简单长管 1、定义：由许多管径相同的管子组成的长输管路，且沿程损失较大、局部损失较小，计算 时可忽略局部损失和流速水头。 2、计算公式：简单长管一般计算涉及公式 2 2 1 1 A V A V=（3） f h p z p z+ + + γ γ 2 2 1 1 ＝ （4） g V D L h f2 2 λ = （5） 说明：有时为了计算方便，h f的计算采用如下形式： m m m f d L Q h - - = 5 2ν β （6） 其中，β、m值如下 流态βm 层流 4.15 1 （a） 水力光滑0.0246 0.25 （b）
散热片计算方法
征热传导过程的物理量 在图3的导热模型中,达到热平衡后,热传导遵循傅立叶传热定律: Q=K·A·(T1-T2)/L (1) 式中:Q为传导热量(W);K为导热系数(W/m℃);A 为传热面积(m2);L为导热长度(m).(T1-T2)为温度差. 热阻R表示单位面积、单位厚度的材料阻止热量流动的能力,表示为: R＝(T1-T2)/Q＝L/K·A(2) 对于单一均质材料,材料的热阻与材料的厚度成正比;对于非单一材料,总的趋势是材料的热阻随材料的厚度增加而增大,但不是纯粹的线形关系. 对于界面材料,用特定装配条件下的热阻抗来表征界面材料导热性能的好坏更合适,热阻抗定义为其导热面积与接触表面间的接触热阻的乘积,表示如下: Z＝(T1-T2)/(Q/A)＝R·A (3) 表面平整度、紧固压力、材料厚度和压缩模量将对接触热阻产生影响,而这些因素又与实际应用条件有关,所以界面材料的热阻抗也将取决于实际装配条件.导热系数指物体在单位长度上产生1℃的温度差时所需要的热功率,是衡量固体热传导效率的固有参数,与材料的外在形态和热传导过程无关,而热阻和热阻抗是衡量过程传热能力的物理量. 芯片工作温度的计算 如图4的热传导过程中,总热阻R为: R=R1+R2+R3 (4) 式中:R1为芯片的热阻;R2为导热材料的热阻;R3为散热器的热阻.导热材料的热阻R2为: R2＝Z/A (5) 式中:Z为导热材料的热阻抗,A为传热面积.芯片的工作温度T2为:
T2＝T1+P×R (6) 式中:T1为空气温度;P为芯片的发热功率;R为热传导过程的总热阻.芯片的热阻和功率可以从芯片和散热器的技术规格中获得,散热器的热阻可以从散热器的技术规格中得到,从而可以计算出芯片的工作温度T2. 实例 下面通过一个实例来计算芯片的工作温度.芯片的热阻为1.75℃/W,功率为5W,最高工作温度为90℃,散热器热阻为1.5℃/W,导热材料的热阻抗Z为5.8℃cm2/W,导热材料的传热面积为5cm2,周围环境温度为50℃.导热材料理论热阻R4为: R4＝Z/A＝5.8 (℃·cm2/W)/ 5(cm2)=1.16℃/W(7) 由于导热材料同芯片和散热器之间不可能达到100%的结合,会存在一些空气间隙,因此导热材料的实际热阻要大于理论热阻.假定导热材料同芯片和散热器之间的结合面积为总面积的60%,则实际热阻R3为: R3＝R4/60%＝1.93℃/W(8) 总热阻R为: R=R1+R2+R3=5.18℃/W (9) 芯片的工作温度T2为: T2＝T1+P×R＝50℃+(5W× 5.18℃/W)＝75.9℃ (10) 可见,芯片的实际工作温度75.9℃小于芯片的最高工作温度90℃,处于安全工作状态. 如果芯片的实际工作温度大于最高工作温度,那就需要重新选择散热性能更好的散热器,增加散热面积,或者选择导热效果更优异的导热材料,提高整体散热效果,从而保持芯片的实际工作温度在允许范围以内(作者:方科 )转载
暖气片计算与使用面积
暖气散热片计算与使用面积 居民家中如何计算金旗舰暖气片使用数量 即一算面积、二算瓦数（W ）、三算片数。 热器买多少要按照一定的步骤计算。 1.算面积：计算卧室、起居室、卫生间等面积，作为测算的基础数据。金旗舰，用品质温暖世界（生活）。 2.算瓦数(W)：“W”(瓦)是暖气的供暖量，多大“W”可以温暖多大面积的房间有计算依据，我们可根据以下民用建筑供暖热指标测算参考数据，来计算出应购暖气的数量。住宅45- 70，办公室、学校40-80，医院、幼儿园65-80，单层住宅80-105，食堂、餐厅115-140(单位：W/平方米)。 集中供暖阳面（有保温层）：70—80 W/㎡。集中供暖（有保温层）阴面、低层、顶层、端头户、郊区、平房等与采暖相关的不利因素，须适当加上20%—30%的散热量。 消费者可根据房屋的用途，用房屋面积乘以上述数据，得出房间需要的供热量。但以上仅为理论数值，实际生活中可能还会有所变化。一般情况下，楼房、北房、城里、中间要比平房、南房、城外、两端的房子暖和一些，在计算供暖量的时候可以不考虑富裕量。反之，可再适当加上10%～20%作为富裕量，以免暖气在冷天时热量不够。 3.算片数：当需要的总瓦数计算出来后，消费者就可以换算出需要购买暖气的片数，进而可以计算出需要购买暖气的组数。但暖气并
不都是可以拆分组合的，消费者可根据面积选择其适用功率的暖气就可以了。 高度和长度：有一个简单的方法，在计算出散热器熟后，考虑散热器的修正，然后再适当加上20 ％—50 ％，作为邻户传热富裕量，以免散热器热量不够。实际上，瓦数算出来以后就可以换算出散热器的片数进而计算出组数，实际散热器并不都是可以拆分组合的，尤其是卫浴型散热器，一般都是整体造型居多，消费者根据面积选择其适用的款式就可以了。 散热器应放置在窗下。 散热器的长度最好与窗户的宽度相近，散热器高度的选择取决于窗台的高度。散热器的下部应留100毫米的空隙，以确保空气能顺畅通过散热器，形成气流循环。安装和售后服务： 暖气装修重在安装，原则是：专业、熟练、有保障。到销售、安装、售后服务一体化的卖场选购较省心放心。 4房子的保暖性好坏，主要取决于墙体、窗、顶以及地的保温层。房子的墙体保温做法主要有两种：外保温和内保温。 外墙体保温是指在垂直外墙的外表面上建造保温层。该外墙即为外保温墙的基底，用砖石或者混凝土建造，必须满足建筑物的力学稳定性的要求，能承受垂直荷载，风荷载，并能经受撞击而保证安全使用，还应该使被覆的保温层和装修层得以牢固。
第五册排水管道工程说明及工程量计算规则详解
第五册排水管道及水处理工程 说明 1.本册是按无地下水考虑的，有地下水时发生的降水费用套用《通用项目》册相应定额计算；需设排水盲沟套用《道路工程》册相应定额计算；基础需铺设垫层时，套用本册第一章相应定额项目。 2.本册混凝土项目均包括模板制作、安装、拆除。 3.本册所称管径均指内径。 4.本册混凝土项目考虑使用非泵送混凝土，实际采用现场搅拌混凝土浇捣时，每立方米混凝土工程量，增加人工0.655工日和混凝土搅拌机（400L)0.052台班算。 一、排水井渠、管道基础及砌筑 说明 1.本章定额均不包括脚手架，井深超过1.5m的，计算井字脚手架费用；砌墙高度超过1.2m或抹灰高度超过1.5m所需的脚手架套用《通用项目》册的相应定额项目。 2.本章各项目钢筋、铁件的制作均套用钢筋工程章的相应定额项目。
3.收水井的混凝土过梁制作、安装套用相应小型构件定额项目。 4.跌水井跌水部分的抹灰，套用流槽抹灰定额项目。 5.混凝土枕基和管座不分角度套用相应定额项目。 6.本章小型构件指单件体积在0.04m3以内的构件。 7.拱（弧）型混凝土盖板的安装，套用相应体积的矩形板定额，人工、机械数量乘以系数1.15。 8.砖砌检查井筒的升高，套用本章相应定额项目，降低套用《通用项目》册的相应定额项目。 9.本章石砌体定额按块石考虑，如采用片石或平石时，块石与砂浆用量分别乘以系数1.09和1.19，其他不变。 10.给排水构筑物的垫层套用本章相应定额项目，人工数量乘以系数0.87，其他不变；构筑物池底混凝土垫层需要找坡的，人工数量不变。 11.现浇混凝土方沟底板，套用渠(管)道基础中的平基定额。 12.按《给水排水标准图集》设计的各类定型井、混凝土管道基础、管道出水口，分别套用本章及《通用项目》册的相应定额项目。 13.混凝土井盖井座、雨水井箅、小型混凝土构件、混凝土预制枕基、预制混凝土盖板、预制混凝土过梁安装损耗为1%。
散热器的选型与计算
散热器的选型与计算 以7805为例说明问题. 设I=350mA,Vin=12V,则耗散功率Pd=(12V-5V)*0.35A=2.45W 按照TO-220封装的热阻θJA=54℃/W,温升是132℃,设室温25℃,那么将会达到7805的热保护点150℃,7805会断开输出. 正确的设计法是: 首先确定最高的环境温度,比如60℃,查出7805的最高结温TJMAX=125℃,那么允的温升是65℃.要求的热阻是65℃/2.45W=26℃/W.再查7805的热阻,TO-220封装的热阻θJA=54℃/W,均高于要求值,都不能使用,所以都必须加散热片,资料里讲到加散热片的时候,应该加上4℃/W的壳到散热片的热阻. 计算散热片应该具有的热阻也很简单,与电阻的并联一样,即54//x=26,x=50℃/W.其实这个值非常大,只要是个散热片即可满足. 散热器的计算: 总热阻RQj-a=(Tjmax-Ta)/Pd Tjmax :芯组最大结温150℃ Ta :环境温度85℃ Pd : 芯组最大功耗 Pd=输入功率-输出功率 ={24×0.75+(-24)×(-0.25)}-9.8×0.25×2 =5.5℃/W
总热阻由两部分构成,其一是管芯到环境的热阻RQj-a,其中包括结壳热阻RQj-C和管壳到环境的热阻RQC-a.其二是散热器热阻RQd-a,两者并联构成总热阻.管芯到环境的热阻经查手册知RQj-C=1.0 RQC-a=36 那么散热器热阻RQd-a应<6.4. 散热器热阻RQd-a=[(10/kd)1/2+650/A]C 其中k:导热率铝为2.08 d:散热器厚度cm A:散热器面积cm2 C:修正因子取1 按现有散热器考虑,d=1.0A=17.6×7+17.6×1×13 算得散热器热阻RQd-a=4.1℃/W, 散热器选择及散热计算 目前的电子产品主要采用贴片式封装器件，但大功率器件及一些功率模块仍然有不少用穿式封装，这主要是可便地安装在散热器上，便于散热。进行大功率器件及功率模块的散热计算，其目的是在确定的散热条件下选择合适的散热器，以保证器件或模块安全、可靠地工作。 散热计算 任器件在工作时都有一定的损耗，大部分的损耗变成热量。小功率器件损耗小，无需散热装置。而大功率器件损耗大，若不采取散热
如何计算散热器的散热功率
如何计算散热器的散热功率 Calculation Corner Estimating Parallel Plate-Fin Heat Sink Thermal Resistance Robert E. Simons, Associate Editor, IBM Corporation As noted previously in this column, the trend of increasing electronic module power is making it more and more difficult to cool electronic packages with air. As a result there are an increasing number of applications that require the use of forced convection air-cooled heat sinks to control module temperature. An example of a widely used type of heat sink is the parallel plate configuration shown in Figure 1. Figure 1. Parallel plate fin heat sink configuration. In order to select the appropriate heat sink, the thermal designer must first determine the maximum allowable heat sink thermal resistance. To do this it is necessary to know the maximum allowable module case temperature, T case , the module power dissipation, P mod , and the thermal resistance at the module-to-heat sink interface, R int . The maximum allowable temperature at the heat sink attachment surface, T base , is given by
散热器散热量计算
客厅用散热器价格散热量计算 关于金旗舰散热器的价格 散热器的最后成交价格与所选散热器的规格型号、数量、交货方式、付款方式有关，有一点需要用户 特别注意铝散热器通常采用纯铝或6063合金来制造，这两种材质都有很好的导热性与之相比杂铝的导热性 则差数倍；（其导热系数请见【相关数据】）由于散热器成本一半以上是材料费，杂铝的价格是低廉的； 因此对特别便宜的散热器，购买时要考虑因材质造成的散热性能的损失。 关于散热器的订购 选择好散热器的型号后，根据散热计算结果确定截断长度，及表面处理方式；需要订购请提供如下内 容： （1）散热器型号及长度例如：50DQ140-200（型号50DQ140；长度200mm) （2）表面处理方式（银白色黑色其他颜色） （3）散热器上需要机加工的部位、加工数量及技术要求 关于散热器分类 为了方便用户查找选购，按照散热器的制造工艺分为型材散热器、插片散热器、组合散热器及热管散热器；其中对用量极大的型材
散热器按其形状分为单肋、双肋、异型并在网页左侧列出；以便用户快速查找。 关于散热器的选择 首先确定要散热的电子元器件，明确其工作参数，工作条件，尺寸大小，安装方式，选择散热器的底板大小比元器件安装面略大一些即可，因为安装空间的限制，散热器主要依靠与空气对流来散热，超出与元器件接触面的散热器，其散热效果随与元器件距离的增加而递减。对于单肋散热器，如果所需散热器的宽度在表中空缺，可选择两倍或三倍宽度的散热器截断即可。 关于散热器选择的计算方法 参数定义： Rt─── 总内阻，℃/W； Rtj─── 半导体器件内热阻，℃/W； Rtc─── 半导体器件与散热器界面间的界面热阻，℃/W； Rtf─── 散热器热阻，℃/W； Tj─── 半导体器件结温，℃； Tc─── 半导体器件壳温，℃； Tf─── 散热器温度，℃； Ta─── 环境温度，℃； Pc─── 半导体器件使用功率，W； ΔTfa ─── 散热器温升，℃； 散热计算公式：
暖气片散热产热效率计算公式
. 暖气片散热、产热效率计算公式如何正确测算，暖气片产生热量，可采用如下正确而科学的计算 散热可以使用如下是我们选择金旗舰暖气片产品的科学依据。方法，散热板将热量辐射到周围的的最一般方法是把器件安装在暖气片上，空气中去，以及通过自然对流来散发热量。一般地说，从暖气片到周围的空气的热流量（P）可由下例表示。为暖 ,AW/cm2℃）TP=hA η△式中h为暖气片总的传热导率（为暖气片的最高温度Tcm2），η为暖气片效率，△气片的表面积（是由辐射及对流来决定，η是由暖与环境温度之差（℃）。上式中h暖气片的表面积越大，与环境温度之差越气片的形成来决定。总之，大，散热板的热量辐射越有效。）暖气的辐射散热（1）T/2+237×10-11×ε（△下述近似式表示辐射散热：hr=2.3℃）式中ε是表面辐射率，随灰铸铁椭三柱暖气片的表面状W/cm23（也就是说辐射率极差。况而变化。表面研磨光洁的产品ε=0.05~0.1）对流散热：功率器件安装在装置的框架上时，采用对然而，暖（2采用对流暖气片流散热比辐射散热更有效。在一个大气压的空气中，℃）（W/cm2 ）10-4××（△T/H1/4hc=4.3的传导率近似地由下式表示。是暖气片垂直方向长于水平方向更为有效，大家可以参考；H式中， . 国产各种暖气片产品的性能对比？）关于暖气片产生热量的效率η（2 . .
国内暖气片的行业标准规定，若用薄材料制成暖气片，则离 散热效果也越差。上述公式是假定温度都热源越远，表面温度越低，这种由是均在分布的，而实际上在散热板的边缘部位表面温度越低。它表示散热板实际传递暖气片本身温度确定的系数就是暖气片效率，的热量与器材安装部位最高温度视为均匀分布时的热量之比。η主要是由所用暖气片的材料大小与厚度来决定的。一般地 ℃）℃）及铜（2.12W/cm2 3.85W/cm2 说，热传导率高的材料如铝（暖气片的厚度以厚些为好，另外，0.46W/cm2 ℃）就相当差了。（而钢并以跟暖气片的长度平方成比例为最佳。 .
散热器选择及散热计算
暖气片散热片选择及散热计算 热性能相同发热元器件布置：显示PCB上安装IC(0．3W)，LSI(1．5W)时温度上升的实测值。按(a)排列，IC的温度上升值是18℃-30℃，LSI温度上升值是50℃。按(b)排列，LSI温度上升值是40℃，比(a)排列还要低10℃。 因此，具有相同水平的耐热元件混合排列时，基本排列顺序是：耗电大的元件、散热性差的元件应装在上风处。 2 高发热器件加散热器、导热板 当PCB中有少数器件发热量较大时(少于3个)时，可在发热器件上加散热器或导热管，当温度还不能降下来时，可采用带风扇的散热器，以增强散热效果。当发热器件量较多时(多于3个)，可采用大的散热罩(板)，它是按PCB板上发热器件的位置和高低而定制的专用散热器或是在一个大的平板散热器上抠出不同的元件高低位置。将散热罩整体扣在元件面上，与每个元件接触而散热。但由于元器件装焊时高低一致性差，散热效果并不好。通常在元器件面上加柔软的热相变导热垫来改善散热效果。 2通过PCB板本身散热 目前广泛应用的PCB板材是覆铜／环氧玻璃布基材或酚醛树脂玻璃布基材，还有少量使用的纸基覆铜板材。这些基材虽然具有优良的电气性能和加工性能，但散热性差，作为高发热元件的散热途径，几乎不能指望由PCB本身树脂传导热量，而是从元件的表面向周围空气中散热。但随着电子产品已进入到部件小型化、高密度安装、高发热化组装时代，若只靠表面积十分小的元件表面来散热是非常不够的。同时由于QFP、BGA等表面安装元件的大量使用，元器件产生的热量大量地传给PCB板，因此，解决散热的最好方法是提高与发热元件直接接触的PCB自身的散热能力，通过PCB板传导出去或散发出去。 1 选用导热性良好的板材 现今大量使用的环氧玻璃布类板材，其导热系数一股为0．2W／m℃。普通的电子电路由于发热量小，通常采用环氧玻璃布类基材制作，其产生的少量热量一般通过走线热设计和元器件本身散发出去。随着元件小型化、高集成化，高频化，其热密度明显加大，特别是功率器件的使用，为满足这种高散热要求后来开发出了一些新型导热性板材。如美国研制的T-Lam 板材，它是在树脂内填充了高导热性的氮化硼粉，使其导热系数提高到4W／m℃，是普通环氧玻璃布类基材的20倍。美国Rogers公司开发的复合基材RO4000系列和TMM系列，它是在改性树脂中添加了陶瓷粉，使其导热系数提高到(0．6-1)W／m℃,是普通环氧玻璃布类基材的3—5倍，也是一种不错的选择。还有就是陶瓷基板，它是由纯度为92％-96％的氧化铝(AI2O3)制成，其导热系数提高到10W／m℃，是普通环氧玻璃布类基材的50倍，它大量使用在混合IC，微波集成器件以及功率组件中，是导热性良好基板材料。还有就是导热性较好的SiC和AIN等材料，其作为PCB基材应用还在进一步研究中。 2采用合理的走线设计实现散热 由于板材中的树脂导热性差，而铜箔线路和孔是热的良导体，因此提高铜箔剩余率和增加导热孔是散热的主要手段。 评价PCB的散热能力，就需要对由导热系数不同的各种材料构成的复合材料一一PCB用绝缘基板的等效导热系数(九eq)进行计算。PCB板的等效导热系数见图6所示。 从表2我们可以看出板厚度越小，铜箔越厚，铜箔剩余率越高，层数越多，其等效导热系数越大，P C B板的导(散)热效果越好。 PCB厚度方向的导热系数比表面的导热系数小得多。为了改善厚度方向的导热性，可采用导热孔。导热孔是穿过：PCB的金属化小孔(1．0mm-0.4mm)。其效果相当于一个细铜导管沿
散热片面积的计算
讨论了表征热传导过程的各个物理量，并且通过实例，介绍了通过散热过程的热传导计算来求得芯片实际工作温度的方法 随着微电子技术的飞速发展，芯片的尺寸越来越小，同时运算速度越来越快，发热量也就越来越大，如英特尔处理器3.6G 奔腾4终极版运行时产生的热量最大可达115W，这就对芯片的散热提出更高的要求。设计人员就必须采用先进的散热工艺和性能优异的散热材料来有效的带走热量，保证芯片在所能承受的最高温度以内正常工作。 如图1所示，目前比较常用的一种散热方式是使用散热器，用导热材料和工具将散热器安装于芯片上面，从而将芯片产生的热量迅速排除。本文介绍了根据散热器规格、芯片功率、环境温度等数据，通过热传导计算来求得芯片工作温度的方法。 图1散热器在芯片散热中的应用 芯片的散热过程 由于散热器底面与芯片表面之间会存在很多沟壑或空隙，其中都是空气。由于空气是热的不良导体，所以空气间隙会严重影响散热效率，使散热器的性能大打折扣，甚至无法发挥作用。为了减小芯片和散热器之间的空隙，增大接触面积，必须使用导热性能好的导热材料来填充，如导热胶带、导热垫片、导热硅酯、导热黏合剂、相转变材料等。如图2所示，芯片发出的热量通过导热材料传递给散热器，再通过风扇的高速转动将绝大部分热量通过对流（强制对流和自然对流）的方式带走到周围的空气中，强制将热量排除，这样就形成了从芯片，然后通过散热器和导热材料，到周围空气的散热通路。 图2芯片的散热
表征热传导过程的物理量 图3一维热传导模型 在图3的导热模型中，达到热平衡后，热传导遵循傅立叶传热定律： Q=K·A·(T1-T2)/L (1) 式中：Q为传导热量（W）；K为导热系数（W/m℃）；A 为传热面积（m2）；L为导热长度（m）。(T1-T2)为温度差。 热阻R表示单位面积、单位厚度的材料阻止热量流动的能力，表示为： R＝(T1-T2)/Q＝L/K·A (2) 对于单一均质材料，材料的热阻与材料的厚度成正比；对于非单一材料，总的趋势是材料的热阻随材料的厚度增加而增大，但不是纯粹的线形关系。 对于界面材料，用特定装配条件下的热阻抗来表征界面材料导热性能的好坏更合适，热阻抗定义为其导热面积与接触表面间的接触热阻的乘积，表示如下： Z＝(T1-T2)/(Q/A)＝R·A (3) 表面平整度、紧固压力、材料厚度和压缩模量将对接触热阻产生影响，而这些因素又与实际应用条件有关，所以界面材料的热阻抗也将取决于实际装配条件。导热系数指物体在单位长度上产生1℃的温度差时所需要的热功率，是衡量固体热传导效率的固有参数，与材料的外在形态和热传导过程无关，而热阻和热阻抗是衡量过程传热能力的物理量。 图4芯片的工作温度 芯片工作温度的计算 如图4的热传导过程中，总热阻R为： R=R1+R2+R3 (4)