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计算电器表面稳定温升的牛顿公式优化

【摘要】:KT包含了所有的散热形式,它在数值上相当于每1 m2发热面与周围介质的温差为1 K时,向周围介质散出的功率,故其单位为W/。另外,对于有效散热面的选取,也必须根据具体对象,对散热情况进行分析后确定。工程中常用查表的方式对KT值进行选择,如表2-3所示。表2-3综合散热系数值计算散热时还采用下列经验公式求综合散热系数。其散热面积为A=200×10-4 m2,当通过电流0.5 A时,温升为60 K。

发热体虽然同时以热传导、对流、热辐射3种方式散热,然而在实际应用中,常把这3种形式放在一起进行考虑,这就是工程上常用的牛顿热计算公式,即

式中:P——总散热功率(W);

   A——有效散热面积(m2);

   τ——发热体的温升(K),τ=θ-θ0,θ和θ0分别是发热体和周围介质的温度;

   KT——综合散热系数[W/(m2·K)]。

物体的散热是一个极其复杂的过程,影响散热的因素很多。KT包含了所有的散热形式,它在数值上相当于每1 m2发热面与周围介质的温差为1 K时,向周围介质散出的功率,故其单位为W/(m2·K)。因各种具体条件如介质的密度、热导率比热容、温升、发热体的几何参数和表面状态等对KT数值的影响很大,而KT的实验数据往往又是在特定条件下得到的,这就要求在选用时必须慎重对待。另外,对于有效散热面的选取,也必须根据具体对象,对散热情况进行分析后确定。工程中常用查表的方式对KT值进行选择,如表2-3所示。

表2-3 综合散热系数值

计算散热时还采用下列经验公式求综合散热系数。

对于矩形截面母线,其综合散热系数为

对于圆截面导线,其综合散热系数为

式中:θ、θ0——发热体和周围介质的温度(K);

   K1、K2——系数,其值见表2-4。

表2-4 K1和K2的值

对于电磁机构中的线圈,当散热面积A=(1~100)×10-4 m2时,其综合散热系数为

而当A=0.01~0.05 m2时,其综合散热系数为

【例2-1】镍铬丝绕于瓷质圆柱上。其散热面积为A=200×10-4 m2,当通过电流0.5 A时,温升为60 K。若电阻为100Ω,求综合散热系数KT为多少?

【解】由题知A=200×10-4 m2,τ=60 K,得