电力中的电子设备热效应分析及应用

9．4 机壳的热设计

电子设备的机壳是接受设备内部热量，并通过它将热量散发到周围环境中去的一个重要热传递环节。机壳的设计在采用自然散热和一些密闭式的电子设备中显得格外重要。试验表明，不同结构形式和涂覆处理的机壳散热效果差异较大。机壳热设计应注意下列问题：

（1）增加机壳内外表面的黑度，开通风孔（百叶窗）等都能降低电子设备内部元器件的温度；

（2）机壳内外表面高黑度的散热效果比两测开百叶窗的自然对流效果好，内外表面高黑度时，内部平均降温20℃左右，而两侧开百叶窗时（内外表面光亮），其温度只降8℃左右；

（3）机壳内外表面高黑度的降温效果比单面高黑度的效果好，特别是提高外表面黑度是降低机壳表面温度的有效办法；

（4）在机壳内外表面黑化的基础上，合理地改进通风结构（如顶板、底板、左右两侧板开通风孔等），加强空气对流，可以明显地降低设备的内部温度环境；

（5）通风口的位置应注意气流短路而影响散热效果，通风孔的进出口应开在温差最大的两处，进风口要低，出风口要高。风口要接近发热元件，是冷空气直接起到冷却元件的作用；

（6）在自然散热时，通风孔面积的计算至关重要，图3示出了通风孔面积与散热量的关系，可供设计通风口时作依据，亦可根据设备需要由通风口的散热量用下式计算通风孔的面积。
S0=Q/7.4×10-5·H · △t1. 5 （4）
式中：
S0——进风口或出风口的总面积〔cm2〕；
Q——通风孔自然散热的热量〔设备的总功耗減去壁面自然对流和辐射散去的热量〕〔W〕；
H——进出风口的高度差〔cm〕；
△t ==t2-t1——设备内部空气温度t2与外部空气温度t1之差〔0C〕。

（7）通风口的结构形式很多，有金属网，百叶窗等等，设计时要根据散热需要，既要使其结构简单，不易落灰，又要能满足强度，电磁兼容性要求和美观大方。

（8）密封机壳的散热主要靠对流和辐射，决定于机壳表面积和黑度，可以通过减小发热器件与机壳的传导热阻，加强内部空气对流（如风机）增加机壳表面积（设散热筋片）和机壳表面黑度等来降低内部环境温度。

图3 自然散热时通风孔面积和散热量的关系

9．5强迫风冷设计

当自然冷却不能解决问题时，需要用强迫空气冷却，即强迫风冷。强迫风冷是利用风机进行鼓风或抽风，提高设备内空气流动速度，达到散热的目的。强迫风冷的散热形式主要是对流散热，其冷却介质是空气。强迫风冷在中、大功率的电子设备中应用较广范，因为它具有比自然冷却多几倍的热转移能力，与其他形式的强迫冷却相比具有结构简单，费用较低，维护简便等优点。