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自然散热情况下辐射和对流哪个占主导作用



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:

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:

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:


  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

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:

不同环境温度下,对流与辐射量分别所占比例:


案例3:常见水平放置的肋片散热器

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:

不同环境温度下,对流与辐射量分别所占比例:


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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