3-3. 冷却风扇放热能力的计算

3-1. 密闭箱体中的散热能力计算和3-2. 开放箱体中的散热能力计算的结果没有满足要求规格，因此需要冷却风扇的强制冷却。
在计算冷却风扇的必要风量之前，需要求出强制空气冷却必须散发的热量（QY）。

必须空气冷却的热量（QY）的求法

$$\bbox[8pt, border: 1px solid #ccc]{\text { 空冷しなければならない熱量 }{Q_Y} = \text { 筐体内部の発熱量 }[\mathrm{W}]\ -\ \text{筐体面積からの放熱量}\ [\mathrm{W}]}$$

必须空气冷却的热量（QY）是通过从箱体内部发热量（QX）中减去箱体面积散热量（QW）来求得的。

箱体面积散热量（QW）的计算公式与密闭箱体和开放箱体的情况相同。
但是，由于内侧热传递率的参考值不同，需要重新计算。

$$\bbox[8pt, border: 1px solid #ccc]{\text { 箱体面积散热量 }{Q_W} = {K}\ \times\ {S}\ ({T_1}-{T_2})}$$
$$\bbox[8pt, border: 1px solid #ccc]{\frac{1}{\text { 热通过率 } K}=\frac{1}{\alpha_1}+\frac{\iota}{\lambda}+\frac{1}{\alpha_2}}$$
  • QW
    箱体面积散热量 [W]
    S
    箱体的有效表面积 [m2]
    α1
    内侧的热传递率 [W/m2・K]　※
    α2
    外侧的热传递率 [W/m2・K]
  • K
    热通过率 [W/m2・K]
    T1
    目标温度（装置内温度） [℃]
    T2
    环境温度 [℃]
    λ
    隔板的热导率 [W/m・K]
  • ※ 参考值与密闭箱体和开放箱体的情况不同。关于热通过率和热传递率的详细信息，请参考此处。

必须空气冷却的热量（QY）的计算示例

步骤

① 求热通过率（K）

② 求箱体面积散热量（QW）

③ 求必须空气冷却的热量（QY）

求热通过率（K）

根据热传递率和热导率，求热通过率（K）
由于密闭箱体和开放箱体的情况不同，热传递率和热导率的参考值不同，需要重新计算。

内侧的热传递率 α1 = 23.3 [W/m2・K] 隔板的热导率 λ = 197 [W/m・K] 外侧的热传递率 α2 = 4.65 [W/m2・K]
\(\begin{aligned}\frac{1}{\text { 热通过率 } K}& =\frac{1}{\alpha_1}+\frac{\iota}{\lambda}+\frac{1}{\alpha_2}\\[ 5pt ] & = \frac{1}{23.3\ [\mathrm{W}/\mathrm{m^2}\cdot\mathrm{K}]}\ +\ \frac{0.002\ [\mathrm{m}]}{197\ [\mathrm{W}/\mathrm{m}\cdot\mathrm{K}]}\ +\ \frac{1}{4.65\ [\mathrm{W}/\mathrm{m^2}\cdot\mathrm{K}]}\\[ 6pt ] {K} & = 3.88\ [\mathrm{W}/\mathrm{m^2}\cdot\mathrm{K}] \end{aligned}\)

求箱体面积散热量量（QW）

根据箱体的规格和热通过率（K）的值，求箱体面积散热量（QW）。

\(\begin{align}\text{ 箱体面积散热量 }{Q_W} & = {K}\ \times\ {S}\ ({T_1}-{T_2})\\[ 5pt ] & = 3.88\ [\mathrm{W}/\mathrm{m^2}\cdot\mathrm{K}]\times 2.76 \ [\mathrm{m^2}]\ \times\ \left( 45\ [^\circ\mathrm{C}]\ -\ 25\ [^\circ\mathrm{C}] \right)\\[ 5pt ] & = 214.18\ [\mathrm{W}]\end{align}\)

要求规格

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

求必须空气冷却的热量（QY)

根据箱体的规格和箱体面积散热量（QW），求必须空气冷却的热量（QY)。

\(\begin{align}\text{ 必须空气冷却的热量 }\mathrm{Q_Y} & = \text{ 外壳内部的热量 }[\mathrm{W}] - \text{ 箱体面积散热量 }[\mathrm{W}]\\[ 5pt ] & = 450\ [\mathrm{W}] - 214.18\ [\mathrm{W}]\\[ 5pt ] & = 235.82\ [\mathrm{W}]\end{align}\)

要求规格

  • QX （箱体内部发热量） ： 450 [W]

在下一页中，将计算冷却风扇的必要风量。