外墙的冷负荷计算通过墙体、天棚的得热量形成的冷负荷,可按下式计算:CLQτ=KF⊿tτ-ε W式中 K——围护结构传热系数,W/m2·K;F——墙体的面积,m2;β——衰减系数;ν——围护结构外侧综合温度的波幅与内表面温度波幅的比值为该墙体的传热衰减度;τ——计算时间,h;ε——围护结构表面受到周期为24小时谐性温度波作用,温度波传到内表面的时间延迟,h;τ-ε——温度波的作用时间,即温度波作用于围护结构内表面的时间,h;⊿tε-τ——作用时刻下,围护结构的冷负荷计算温差,简称负荷温差。
窗户的冷负荷计算通过窗户进入室内的得热量有瞬变传热得热和日射得热量两部分,日射得热量又分成两部分:直接透射到室内的太阳辐射热qt和被玻璃吸收的太阳辐射热传向室内的热量qα。
(a)窗户瞬变传热得形成的冷负荷本次工程窗户为一个框二层3.0mm厚玻璃,主要计算参数K=3.5 W/m2·K。
工程中用下式计算:CLQτ=KF⊿tτ W式中 K——窗户传热系数,W/m2·K;F——窗户的面积,m2;⊿tτ——计算时刻的负荷温差,℃。
(b)窗户日射得热形成的冷负荷日射得热取决于很多因素,从太阳辐射方面来说,辐射强度、入射角均依纬度、月份、日期、时间的不同而不同。
从窗户本身来说,它随玻璃的光学性能,是否有遮阳装置以及窗户结构(钢、木窗,单、双层玻璃)而异。
此外,还与内外放热系数有关。
工程中用下式计算:CLQj·τ= xg xd Cs Cn Jj·τ W式中 xg——窗户的有效面积系数;xd——地点修正系数;Jj·τ——计算时刻时,透过单位窗口面积的太阳总辐射热形成的冷负荷,简称负荷,W/m2;Cs——窗玻璃的遮挡系数;Cn——窗内遮阳设施的遮阳系数。
外门的冷负荷计算当房间送风量大于回风量而保持相当的正压时,如形成正压的风量大于无正压时渗入室内的空气量,则可不计算由于门、窗缝隙渗入空气的热、湿量。
如正压风量较小,则应计算一部分渗入空气带来的热、湿量或提高正压风量的数值。
(a)外门瞬变传热得形成的冷负荷计算方法同窗户瞬变传热得形成的冷负荷。
(b)外门日射得热形成的冷负荷计算方法同窗户日射得热形成的冷负荷,但一层大门一般有遮阳。
(c)热风侵入形成的冷负荷由于外门开启而渗入的空气量G按下式计算:G=nVmγw kg/h式中 Vm——外门开启一次(包括出入各一次)的空气渗入量(m2/人次·h),按下表3—9选用;n——每小时的人流量(人次/h);γw——室外空气比重(kg/m2)。
表3—9 Vm值(m2/人次·h)每小时通过的人数 普通门 带门斗的门 转门单扇 一扇以上 单扇 一扇以上 单扇 一扇以上100 3.0 4.75 2.50 3.50 0.80 1.~700 3.0 4.75 2.50 3.50 0.70 0.~1400 3.0 4.75 2.25 3.50 0.50 0.~2100 2.75 4.0 2.25 3.25 0.30 0.30因室外空气进入室内而获得的热量,可按下式计算:Q=G·0.24(tw-tn) kcal/h地面的冷负荷计算舒适性空气调节区,夏季可不计算通过地面传热形成的冷负荷。
工艺性空气调节区,有外墙时,宜计算距外墙2m范围内的地面传热形成的冷负荷,地面冷计算采用地带法(同采暖)。
内墙、内窗、楼板、地面的冷负荷内墙、内窗、楼板等围护结构,当邻室为非空气调节房间时,其室温基数大于3℃时,邻室温度采用平均温度,其冷负荷按下式计算:Q=KF(twp+⊿tls-tn) W式中 Q——内墙或楼板的冷负荷,W;K——内墙或楼板的传热系数,W/m2·℃;F——内墙或楼板的传热面积,m2;tls——邻室计算平均温度与夏季空气调节室外计算日平均温度的差值,℃。
内墙、内窗、楼板等其邻室为空气调节房间时,其室温基数小于3℃时,不计算。
室内得热冷负荷计算(a)电子设备的冷负荷电子设备发热量按下式计算:Q=1000n1n2n3N W式中 Q——电子设备散热量,W;N——电子设备的安装功率,kW;n1——安装系数。
电子设备设计轴功率与安装功率之比,一般可取0.7~0.9;n2——负荷功率。
电子设备小时的平均实耗功率与设计轴功率之比,根据设备运转的实际情况而定。
n3——同时使用系数。
房间内电子设备同时使用的安装功率与总功率之比。
根据工艺过程的设备使用情况而定。
对于电子计算机,国外产品一般都给出设备发热,可按其给出的数字计算。
本次设计每台计算机Qs=150W。
(b)照明设备照明设备散热量属于稳定得热,一般得热量是不随时间变化的。
根据照明灯具的类型和安装方式的不同,其得热量为:白炽灯 Q=1000N W荧光灯 Q=1000 n1n2N W式中 N——照明灯具所需功率,kW;n1——镇流器消耗功率系数,当明装荧光灯的镇流器装在空调房间内时,取n1=1.2;当暗装荧光灯镇流器设在顶棚内时,可取n1=1.0;n2——灯罩隔热系数,当荧光灯罩上部有小孔(下部为玻璃板),可利用自然通风散热与荧光灯顶棚内时,取n2=0.5~0.6;而荧光灯罩无通风孔者,则视顶棚内通风情况,n2=0.6~0.8。
(c)人体散热人体散热与性别、年龄、衣着、劳动强度及周围环境条件等多种因素有关。
人体散发的潜热量和对流热直接形成瞬时冷负荷,而辐射散发的热量将会形成滞后的冷负荷。
实际计算中,人体散热可以以成年男子为基础,成以考虑了各类人员组成比例的系数,称群集系数。
对于不同功能的建筑物中的各类人员(成年男子、女子、儿童等)不同的组成进行修正,下表给出了一些建筑物中的群集系数,作为参考。
于是人体散热量为:Q=qnn′ W式中 q——不同室温和劳动性质时成年男子散热量,W;n——室内全部人数;n′——群集系数。
(d)食物散热量形成冷负荷计算餐厅负荷时,食物散热量形成的显热冷负荷,可按每位就餐人员9W考虑。
计算过程如下:已确定餐厅人数为200人。
则Q=9×200=1800W(e) 电动设备当工艺设备及其电动机都放在室内,设备冷负荷为Q=1000n1n2n3N/η W当只有工艺设备在室内,而电动机不在室内时,设备冷负荷为Q=1000n1n2n3N W当工艺设备不在室内,只有电动机放在室内时,设备冷负荷为Q=1000n1n2n3(1-η)N/η WN——电动设备的安装功率,KWη——电动机效率n1——利用系数,是电动机最大实耗功率与安装功率之比,一般可取0.7~0.9n2——电动机负荷系数,定义为电动机每小时平均实耗功率与机器设计时最大实耗功率之比,对精密机床可取0.15~0.40,对普通机床可取0.5左右n3——同时使用系数,定义为室内电动机同时使用的安装功率与总安装功率之比,一般取0.5~0.8湿负荷计算(a)人体散湿量人体散湿量应同人体散热量一样考虑。
计算过程如下:查资料得,成年男子散热散湿量为:显热61W/人,潜热73W/人,109g/h·人;房间人数为20人。
Q=qnn′=109×20×0.77=0.kg/s(b)水面散湿量W=β(Pq·b-Pq)F kg/s式中 Pq·b——相应于水表面温度下的饱和空气的水蒸汽分压力,Pa;Pq——空气中水蒸汽分压力Pa;F——蒸发水槽表面积,m2;β——蒸发系数,kg/(N·s),β按下式确定:β=(α+0.v)10-5;B——标准大气压力,其值为Pa;B′——当地实际大气压力,Pa;α——周围空气温度为15~30℃,不同水温下的扩散系数,kg/(N·s);v——水面上周围空气流速,m/s。
表3—11 不同水温下的扩散系数α水温(℃) <30 40 50 60 70 80 90 100α kg/(N·s) 0.0043 0.0058 0.0069 0.0077 0.0088 0.0096 0.0106 0.0125(c)食品的散湿量餐厅的食品的散湿量可按就餐总人数每人10g/h考虑。
以207餐厅为例,计算过程如下:已确定餐厅人数为200人。
则Q=10×200=2000g/h=0.kg/s热负荷的计算和供热基本相同 只是采用了平均温度的计算方法
散热片功率计算
在电子设备的设计中,功率器件的散热是至关重要的,特别是对于大功率器件,其工作时会产生大量热量,如果不进行有效的散热,可能会导致器件损坏。
散热器是常用的散热解决方案,通常通过安装在器件上,借助其将热量传递到周围环境,有时还会配合散热风扇增强冷却效果。
散热器的选择和计算涉及到对器件的热流方向、热阻值和工作条件的考虑。
散热计算的关键在于确定合适的散热措施,包括计算器件从管芯到散热器、散热器到环境的总热阻。
这些热阻值与器件尺寸、封装结构、安装技术以及环境温度等因素密切相关。
例如,对于PA02运算放大器,其静态电流、最大损耗功率以及热阻计算都需考虑。
在设计时,需考虑器件的工作电压、负载阻抗等实际条件,而不能仅依赖于器件的最大数据。
散热器的选择要考虑其材质、形状和尺寸,以及表面处理对散热和绝缘性能的影响。
不同散热器厂家会提供相关的热阻数据,以供设计者参考。
在实际应用中,可能需要根据具体设备的特性进行模拟试验,确保散热器的适用性,并可能需要对散热器的尺寸或型号进行调整。
微电子器件的功率消耗、封装构造、冷却装置以及环境温度等都会影响其操作温度,IDT等公司通过研发产品和封装以优化热能管理,确保最佳性能。
计算操作温度时,需要考虑封装热阻值,这些方程式提供了基本的框架,但更精确的计算可能需要更详细的数据和方法。
散热片是一种给电器中的易发热电子元件散热的装置,多由铝合金,黄铜或青铜做成板状,片状,多片状等,如电脑中CPU中央处理器要使用相当大的散热片,电视机中电源管,行管,功放器中的功放管都要使用散热片。
一般散热片在使用中要在电子元件与散热片接触面涂上一层导热硅脂,使元器件发出的热量更有效的传导到散热片上,在经散热片散发到周围空气中去。
散热如何计算
散热的计算涉及多个因素,主要包括物体的热传导、对流和辐射等。
简单来说,散热计算就是确定物体在单位时间内散失的热量。
散热计算的核心在于理解热量传递的三种基本方式:热传导、对流和辐射。
热传导是热量通过物体内部的微观粒子碰撞而传递的过程,其速率取决于材料的热导率和温度梯度。
对流则是由于温度差异引起的流体运动,从而带走或带来热量,这在气体和液体中尤为显著。
辐射则是热量以电磁波的形式直接从一个物体传递到另一个物体,不需要介质。
在实际应用中,散热计算可能涉及复杂的数学模型和物理定律。
例如,对于电子设备,散热计算需要考虑设备的功率消耗、材料的热导率、环境的温度以及设备的几何形状等因素。
工程师可能会使用热阻模型来简化计算,该模型将设备视为一系列的热阻,每个热阻代表热量传递路径上的一部分。
此外,散热计算还可能涉及使用专业的热分析软件,这些软件可以模拟热量在物体内部的传递过程,以及物体与环境之间的热量交换。
通过输入物体的材料属性、几何形状、环境条件以及热源等参数,软件可以计算出物体的温度分布和散热速率。
综上所述,散热计算是一个复杂的过程,需要考虑多种因素和物理定律。
在实际应用中,工程师可能会使用简化的模型或专业的热分析软件来进行计算,以确保设备的热设计满足要求。