3つの基本的な熱伝達方法-熱管理

熱エネルギーは3つの基本的なメカニズムを通じて高温域から低温域に伝達される、放射線、伝導、対流。

ふく射異なる温度で物質間の電磁熱伝達。

伝導。固体媒体を介して熱を伝達する。

たいりゅう流体媒体を介して熱を伝達する、通常は空気です。



これら3つの熱伝達機構はすべての応用においてある程度作用している。ほとんどの用途では、対流が主な熱伝達機構になります。非主導的な効果は冷却に追加の貢献を提供する、しかし、場合によっては、アセンブリとサブアセンブリとの間に望ましくない熱的相互作用と予期しない熱的相互作用が生じる可能性があります。冷却戦略を成功させるには、これら3つのメカニズムをすべて考慮する必要があります。

輻射する

放射熱伝達は、互いに接触する異なる温度の物体の間で連続的に発生する。

1つの部品の温度に対する正味の影響は、他の部品に対する温度、相対部品の方向、表面仕上げ、間隔など、多くの要素に依存します。これらの要素の多くは定量化が難しく、放射エネルギー交換の普遍的な存在に加えて、放射温度効果の計算は複雑で正確ではない。

維科変換器の実際の応用で遭遇した温度差は、放射冷却を主要な伝熱機構にするために永遠に不足している。ほとんどの場合、放射線は総伝熱の10%未満を占めます。これらの理由から、通常、放射冷却の存在が主要な冷却機構を超える安全マージンを提供すると仮定し、その影響の詳細な考慮を無視している。ほとんどの場合、コンバータが周囲よりも熱くなり、放射エネルギー伝達が冷却に役立つという効果的な仮説があります。

しかし、場合によっては、近くの物体（PC基板、電力抵抗器など）はコンバータよりもはるかに熱を受ける可能性があり、正味放射エネルギー伝達は実際にはコンバータの温度を高める可能性がある。

変換器と周辺部品の相対位置を測定し、温度を推定することは、放射伝達の潜在的な影響を予測する方法である。熱部品がコンバータに近づく場合、挿入バリアを使用することで、通常は望ましくない放射加熱効果を緩和することができる。

コンダクタンス

ほとんどの用途では、熱は基板から接続されたヒートシンクまたは熱伝導部材に伝導されます。基板と嵌合部材との界面を介して伝導される熱は、制御しなければならない温度低下を引き起こす。図20−2に示すように、界面は散逸電力流に直列に接続された「熱抵抗」としてモデル化することができる。基板温度は界面中の温度上昇と部材温度の和である

基板が取り付けられている。

制御しないと、表面界面の温度上昇が顕著になる可能性があります。界面面積はできるだけ大きく、接続部材の表面平坦度は5ミル以内でなければならない。表面の不規則な箇所には、熱複合体または熱マットを使用して充填する必要があります。適切な措置により、表面界面の熱抵抗は0.1 730 C/ワット以下に保つことができる。

多くの用途では、熱伝導性部材を介して変換器の底板から「遠隔」散逸表面に熱を伝導することが要求されている。結果として生じる基板温度は、散逸表面の温度、熱伝導部材における温度上昇、および2つの表面界面における上昇の総和となるであろう。導電性部材の熱抵抗はその長さに比例し、断面積と熱伝導率に反比例する（図20〜3）。全温度上昇の最小化は、上述したように制御界面抵抗に依存し、適切な材料選択と寸法によって伝達部材の熱抵抗を制御する。

たいりゅう

空気中への対流伝熱はウィコ転炉を冷却するための一般的な方法である。「自由」または「自然」対流とは、散逸表面から周囲の冷たい静止空気への熱伝達、強制対流とは、移動気流に熱を伝達することです。

対流冷却モデルを図20−4に示す。基板温度は空気温度、総散逸電力、2つの熱抵抗の値に依存する、基板とヒートシンクとの間の表面界面の熱抵抗及びヒートシンクの空気に対する熱抵抗。表面界面抵抗は伝導に記載されているように最小化することができる。空気に対するラジエータの抵抗は、ラジエータ材料と幾何学的形状、空気温度、空気密度、空気流速など、さまざまな要因に依存します。幸いなことに、熱抵抗データは自由対流および強制対流用途における非常に広範な標準ラジエータに使用することができる。次の章では、維科転炉と構成可能な設備の自由対流冷却と強制対流冷却について指導します。