3-1. 密闭箱体中的散热能力计算

冷却风扇的必要风量由箱体内部的发热量和箱体的散热能力决定。
如果箱体内部的发热量超过箱体的散热能力（总散热量），则不需要冷却风扇进行强制冷却。

因此，在选择开始之前，我们首先计算箱体中的总散热量，依次为封闭箱体和开放箱体。
如果箱体内部的发热量低于箱体中的总散热量，则求出不足部分的必要风量，并选择冷却风扇。

  • 封闭箱体
    【封闭箱体】
  • 开放箱体
    【开放箱体】

首先，我们从总散热量较小的封闭箱体开始计算。
关于开放箱体，请参阅3-2. 开放箱体中的散热能力计算。

封闭箱体中的总散热量（Q）的求法

$$\bbox[8pt, border: 1px solid #ccc]{\text { 总散热量 }{Q} = \text { 箱体面积上的散热量 }[\mathrm{W}]}$$

箱体面积上的散热量（QW）即为封闭箱体中的总散热量（Q）。
箱体面积上的散热量（QW）的计算式如下。

$$\bbox[8pt, border: 1px solid #ccc]{\text { 箱体面积上的散热量 }{Q_w} = {K}\ \times\ {S}\ ({T_1}-{T_2})}$$

计算箱体面积上的散热量（QW）需要计算热通量（K）。
热通量（K）的计算式如下。

$$\bbox[8pt, border: 1px solid #ccc]{\frac{1}{\text { 热通量 } K}=\frac{1}{\alpha_1}+\frac{\iota}{\lambda}+\frac{1}{\alpha_2}}$$
  • QW
    箱体面积上的散热量 [W]
    S
    箱体的有效表面积 [m2]
    α1
    内侧的热传导率 [W/m2・K]
    α2
    外侧的热传导率 [W/m2・K]
  • K
    热通量 [W/m2・K]
    T1
    目标温度（设备内温度） [℃]
    T2
    环境温度 [℃]
    λ
    隔墙的热导率 [W/m・K]

关于热通量、热传导率、热导率的详细信息，请参阅此处。

封闭箱体中的总散热量（Q）的计算示例

步骤

① 求热通量（K）

② 求箱体面积上的散热量（QW）

③ 求封闭箱体中的总散热量（Q）

求热通量（K）

根据热传导率、热导率，求热通量（K）。

内侧的热传导率 α1 = 4.65 [W/m2・K] 隔墙的热导率 λ = 197 [W/m・K] 外侧的热传导率 α2 = 4.65 [W/m2・K]
\(\begin{aligned}\frac{1}{\text { 热通量 } K}& =\frac{1}{\alpha_1}+\frac{\iota}{\lambda}+\frac{1}{\alpha_2}\\[ 5pt ] & = \frac{1}{4.65\ [\mathrm{W}/\mathrm{m^2}\cdot\mathrm{K}]}\ +\ \frac{0.002\ [\mathrm{m}]}{197\ [\mathrm{W}/\mathrm{m}\cdot\mathrm{K}]}\ +\ \frac{1}{4.65\ [\mathrm{W}/\mathrm{m^2}\cdot\mathrm{K}]}\\[ 6pt ] {K} & = 2.32\ [\mathrm{W}/\mathrm{m^2}\cdot\mathrm{K}] \end{aligned}\)

求箱体面积上的散热量（QW）

根据箱体的规格和热通量（K）的值，求箱体面积上的散热量（QW）。

\(\begin{align}\text{ 箱体面积上的散热量 }{Q_W} & = {K}\ \times\ {S}\ ({T_1}-{T_2})\\[ 5pt ] & = 2.32\ [\mathrm{W}/\mathrm{m^2}\cdot\mathrm{K}]\times 2.76 \ [\mathrm{m^2}]\ \times\ \left( 45\ [^\circ\mathrm{C}]\ -\ 25\ [^\circ\mathrm{C}] \right)\\[ 5pt ] & = 128.06\ [\mathrm{W}]\end{align}\)

要求规格

  • S （箱体的有效表面积） ： 2.76 [㎡]
  • T1（目标温度） ： 45 [℃]
  • T2（环境温度） ： 25 [℃]

求封闭箱体中的总散热量（Q）

箱体面积上的散热量（QW）即为封闭箱体中的总散热量（Q）。

\(\begin{align}\text{ 总散热量 }{Q} & = \text{ 箱体面积上的散热量 }[\mathrm{W}]\\[ 5pt ] & = 128.06\ [\mathrm{W}]\end{align}\)
箱体内部的发热量 QX = 450 [W]

由于箱体内部的发热量低于封闭箱体中的总散热量，封闭箱体不符合要求规格。

下一页，我们将计算开放箱体中的散热能力。