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】 -
【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。
