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　　作者 | 王永康 ，仿真秀专栏作者

　　对于没有太多热设计经验的人来说，散热器尺寸的计算可能是显得比较麻烦。有不少商业软件，输入你的要求，便可以帮你设计合理的散热器，以满足相应的散热要求。如果无法使用该类型的散热器设计软件，则可以使用数学公式，来进行一些快速计算，在满足热源所需温度的前提下，以设计得到合理的散热器大小尺寸。

　　**步：散热器设计假定

　　通过做一些简化假设，可以手动或使用电子表格进行散热器的分析设计。设定热源的温度要求，将计算出散热器的尺寸要求。

　　图1 板翅散热器的几何尺寸

　　图1为一个典型的板翅散热器几何示意图。这种散热器通常用来冷却LED灯具、Mos管等等。对于这样一个散热器而言，需要确定6个数值。

　　为了减少计算的复杂性，需要做以下假定：

　　1、翅片厚度t、基板厚度b导致的面积比散热器整体的面积小很多；

　　2、散热器的导热率足够大，以至于散热器表面的温升比较均匀，与热源的温度近似相等；

　　3、散热器的长宽与热源相同，并且散热器安装与热源的中心位置；

　　4、热源与散热器基本紧密接触。

　　上述假定将对散热器的计算产生一些误差. 但是，进行此类计算，主要是为了粗略计算散热器的尺寸大小，然后再使用更加复杂的计算方法、或者软件来改进散热器的设计。所以，假定引起的误差可以忽略。

　　如图1所示，本案例分析的散热器，处于自然对流和辐射换热的工况下，其板翅翅片垂直放置。

　　自然对流计算

　　散热器尺寸的限制，首先必须考虑散热器的深度L和高度H，其次在L和H的基础上，可以对散热器的宽度W, 散热器翅片的间隙s，散热器翅片的个数N 进行计算。自然对流换热量Qc1，主要是从散热器的表面 A1散发的热量，如图2所示。这部分热量通过下式来控制：

　　(1)

　　这里:

　　是热源的温度，

　　是环境的空气温度

　　(2)

　　面积A1对应的对流换热系数 h1 可以使用公式3来计算。这个公式适合于自然对流垂直表面的工况。面积A1包含散热器水平面的小尺寸面积。对于自然对流而言，水平面和垂直面的换热差异不是很明显，当然，水平面的换热能力相对弱小一些。因此，将公式式3应用于整个散热器区域不会带来很大的误差，可以是的计算简化。

　　(3)

　　接下来需要计算散热器面积A2 带走的散热量Qc2 ，A2面积如图2所示。

　　(4)

　　对于自然对流而言，翅片之间的*佳间隙sopt （可以带走的*大换热量）可以通过公式5来计算. 通过公式5计算出*佳的翅片间隙，可以使翅片的内表面积和对流换热系数的乘积*大。

　　(5)

　　这里:

　　g是重力加速度；

　　是空气的膨胀系数，

　　(6)

　　是空气在Tavg时候的热扩散系数；

　　是空气在Tavg时候的运动粘度。

　　翅片之间的对流换热系数可以使用公式7来计算：

　　(7)

　　这里k是空气在在Tavg时候的导热率。

　　图2. 用于计算散热器热量耗散的面积

　　由于自然对流从面积 A2 区域散发的散热量 Qc2可以使用公式8来计算：

　　（8）

　　对流换热系数h2是翅片间垂直面的换热系数；这个对流系数包括在面积A2中的小尺寸水平面以及散热器外部的小垂直面。

　　第二步：辐射换热计算

　　对于散热器自然冷却而言，辐射换热所占的比重是非常明显的。因此自然冷却热计算，必须考虑散热器尺寸。与散热器计算自然对流一样，用公式9可以计算了A1区的辐射散热Qr1。

　　(以下公式10~11在此省略，点击原文链接完整阅读全文：这13个数学公式，3步搞定自然冷却散热器尺寸）

　　第三步：散热器尺寸计算这13个数学公式，4步搞定自然冷却散热器尺寸_Icepak_流体基础_通用-仿真秀干货文章

　　作者：王永康 仿真秀专栏作者

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