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关于辐射换热计算介绍

     在自然对流和空间
热分析时,辐射传热占据了很大的比重。Icepak提供了Surface to Surface 模型来计算辐射,并提供多种参数的设置以进行高精度辐射换热的模拟。

上图给出了一块水平放置的PCB板子在大空间中自然对流时,对流换热系数与辐射换热系数的对比图。由图可知,当物体表面与空气的温度差DTSA=25时,辐射换热系数大于自然对流换热系数。

    根据辐射换热的计算公式,可知,其中角系数
F的确定十分关键。但由于实际物理模型千差万别,角系数的计算非常复杂。想要保证计算的精度,单一的角系数计算模型很难适用于各种情况。Icepak软件中提供了两种辐射模型和多类参数设置,可以满足各种工况的计算要求。

     Hemicube(半立方体模型):该方法适用于复杂几何模型中角系数的计算。

Adaptive(自适应模型):该方法可以根据辐射面的位置自动选择最合适的角系数计算方法。适用于简单模型。

        Icepak在计算角系数时,首先对部件表面网格粗略化。“Coarse tol”是用以设定网格粗略化程度的参数,其值越小说明网格越密,但同时会增加计算时间,建议使用默认设置(1e-3)。“Disp min”用于设定最小的可见角系数,角系数小于设定值的将不被显示,不过仍然参与计算。“Load min”用于设定参与计算的最小角系数值,小于该设定值的角系数将被忽略。

     另外需要强调的一点是,Icepak始终保持角系数总和=1,当实际计算所得之和小于1时,软件自动将余下的部分辐射向默认辐射参考环境(Radiation temp)。这可能影响计算结果的准确性,因此建议将“Radiation Enable”中的object都选上。
MATERIAL                         Emissivity
------------------------------------------------------                                                                                            
Aluminum)
   Highly polished                      0.039-0.057
Commercial sheet                     0.092
   Heavily oxidized                     0.20-0.31
surface roofing                      0.216
  Highly polished                      0.028-0.037
  Dull plate                           0.22
Copper
Polished                             0.023
   Thick oxide layer                    0.78

   Pure, highly polished                0.018-0.035

Iron and Steel (not stainless)
% s* X6 }- U( Y   Steel, polished                      0.066
   Iron, polished                       0.14-0.38
Cast Iron                            0.60-0.70
Mild steel                           0.20-0.32
   Iron plate, rusted red               0.61
sheet sheet, rough oxide layer       0.81

Lead
   unoxidized                           0.057-0.075
gray oxidize                         0.28

Molybdenum
   filament                             0.096-0.202
  Massive, polished                    0.071
   polished                             0.072  
   nickel oxide                         0.59-0.863
   pure, polished                       0.0.020-0.032
------------------------------------------------------
Asbesto, board                          0.96
  red, rough, no gross irregularities  0.93,
   fireclay                             0.75
   filament                             0.53
  Rough plate                          0.77
  Lampblack                            0.844
Concrete tiles                          0.63
~Glass
  smooth                               0.94
  pyrex, lead, and soda                0.95

Porcelain, glazed                       0.92

rough, fused                    0.93'

Roofing Paper                           0.910

Water                                   0.95






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大神点评7

TOTO 2011-5-1 09:12:19 显示全部楼层

传导,对流,辐射,不都说辐射热损失较小吗,那本ansys高级工程有限元在讲到电子封装的时候说到辐射只占到3-4%,几乎可以忽略不计~~~

KOKO 2011-5-1 09:12:20 显示全部楼层

要看具体情况的,一般风冷,辐射占的比重确实很小。但自然冷一般是不能忽略辐射的。

YOYO 2011-5-1 09:12:20 显示全部楼层

是吗,自然风冷一般大概能占到多少比例

茶蘼花开 2011-5-1 09:12:20 显示全部楼层

自然对流时辐射换热约占30%左右吧。

6sigmaET 2011-5-1 09:12:20 显示全部楼层

这里有个问题,不知一般电子封装材料的辐射常数是多少呢,有没有一些材料参数

ANSYS 2011-5-1 09:12:21 显示全部楼层

看来工艺中氧化是个比较重要的问题

mj0316 2013-3-29 14:54:47 显示全部楼层
若使用無風扇產品,硬盤 , IC ,塑膠殼 ,PCB .電池 ...等,這些東西又該如何設置?
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