自然对流与强制对流及计算实例 热设计是电子设备开发中必不可少的环节。本连载从热设计的基础— — 传热着手，介绍基本的热设计方法。前面介绍的热传导具有消除个体内温差的效果。上篇绍的热对流，则具有降低平均温度的效果。 下面就通过具体的计算来分别说明自然对流与强制对流的情况。 首先，自然对流的传热系数可以表述为公式（2）。 热流量=自然对流传热系数×物体表面积×（表面温度-流体温度） …（2） 很多文献中都记载了计算传热系数的公式，可以把流体的特性值带入公式中进行计算，可以适用于所有流体。但每次计算的时候，都必须代入五个特性值。因此，公式（3）事先代入了空气的特性值，简化了公式。 自然对流传热系数 h=2 .51C（⊿T/L）0.25（W/m2K） …（3） 2.51 是代入空气的特性值后求得的系数。如果是向水中散热，2.51 需要换成水的特性值。 公式（3）出现了 C、L、⊿T 三个参数。C 和L 从表1 中选择。例如，发热板竖立和横躺时，周围空气的流动各不相同。对流传热系数也会随 之 改 变 ，系数C就负 责 吸 收 这 一 差异 。 代表长 度L 与C 是成对定 义 的。计算代表长 度的公式因物体形 状 而 异 ，因此，在 计算的时候，需要从表1 中选择相似 的形 状 。 需要注意的是，表示大小的L 位于分母。这就表示物体越小，对流传热系数越大。 ⊿T 是指公式（2）中的（表面温度-流体温度）。温差变大后，传热系数也会变大。物体与空气之间的温差越大，紧邻物体那部分空气的升温越大。因此，风速加快后，传热系数也会变大。 公式（3）叫做“半理论半实验公式”。第二篇中介绍的热传导公式能够通过求解微分方程的方式求出，但自然对流与气流有关，没有完全适用的理论公式。能建立理论公式的，只有产生的气流较简单的平板垂直放置的情况。因为在这种情况下，理论上的温度边界线的厚度可以计算出来。 但是，如果发热板水平放置，气流就会变得复杂，计算的难度也会增加。这种情况下，就要根据原始的理论公式，通过实验求出系数。也就是说，在公式（3）中，理论计算得出的数值 0.25 可以直接套用，C 的值则要通过实验求出。 自然对流传热系数无法大幅改变 图4：自然对流传热系数无法大幅改变 物体沿流动方向的尺寸越小，单位面积的散热量越大。自然对流的传热系数随斜率和面的曲率变化，但变化的幅度不大。而强制空冷可以通过提高风速和湍流化，大幅改变传热系数。 形状和配置对于...
