Parcours d'apprentissage Flotherm XT

Bonjour à tous, après six mois d'apprentissage et d'utilisation d'un logiciel de simulation thermique, j'ai finalement découvert que le meilleur logiciel pour utiliser et démarrer est Flotherm XT. Il est très convivial pour les novices. Cependant, comme le logiciel n'est sorti que ces dernières années , il y a très peu de tutoriels en ligne. Je l'expliquerai plus tard. Ici, nous continuerons à analyser l'expérience d'utilisation du logiciel et à apprendre avec tout le monde.

Le premier point à partager aujourd’hui concerne les entrées chaudes, des points de connaissances de base :

Trois théorèmes de la chaleur :

Il existe trois modes de transfert de chaleur : la conduction thermique, le transfert de chaleur par convection et le transfert de chaleur par rayonnement. Pendant le processus de dissipation thermique des équipements terminaux, les trois méthodes se produisent. La chaleur transférée par les trois méthodes de transfert de chaleur est calculée par la formule suivante :

Formule de conduction thermique de Fourier : Q=λA(Th -Tc)/δ

Formule de transfert de chaleur par convection de Newton : Q=αA(Tw -Tair )

Quatrième loi de puissance du rayonnement : Q=5,67e-8*εA(Th^4-Tc^4)

Parmi eux, λ, α et ε sont respectivement la conductivité thermique, le coefficient de transfert de chaleur par convection et l'émissivité de surface, A est la zone de transfert de chaleur et δ est l'épaisseur du matériau.

Conductivité thermique:

Lorsqu'il n'y a pas de déplacement relatif entre les différentes parties d'un objet, la chaleur générée par le mouvement thermique de particules microscopiques telles que des molécules, des atomes et des électrons libres est appelée conduction thermique. Par exemple, le transfert de chaleur au sein d’un solide et le transfert de chaleur entre différents solides à travers les surfaces de contact sont tous deux des phénomènes de conduction thermique. La conduction thermique constitue le principal moyen par lequel la puce transfère la chaleur vers l’extérieur du boîtier.

La chaleur transférée pendant le processus de conduction thermique est calculée selon la loi de conduction thermique de Fourier :

Q=λA(Th-Tc)/d

dans:

A est la surface perpendiculaire à la direction du transfert de chaleur, l'unité est m^2 ;
Th et Tc sont respectivement les températures des surfaces à haute et basse température ;
δ est la distance entre les deux surfaces, l'unité est m ;
λ est la conductivité thermique du matériau, l'unité est W/(m*℃), qui indique la conductivité thermique du matériau.

D’une manière générale, la conductivité thermique des solides est supérieure à celle des liquides, et celle des liquides est supérieure à celle des gaz. Par exemple, la conductivité thermique du cuivre pur à température ambiante atteint 400 W/(m*℃), celle de l'aluminium pur est de 236 W/(m*℃), celle de l'eau est de 0,6 W/(m*℃), et celle de l'air n'est que de 0,025 W. /(m*℃) environ. L'aluminium a une conductivité thermique élevée et une faible densité, de sorte que les radiateurs sont essentiellement constitués d'alliage d'aluminium.Cependant, afin d'améliorer les performances de dissipation thermique de certaines puces de haute puissance, les radiateurs en aluminium sont souvent intégrés à des blocs de cuivre ou à des radiateurs en cuivre.

Transfert de chaleur par convection

Le transfert de chaleur par convection fait référence au processus d'échange de chaleur qui se produit entre un fluide en mouvement et une surface solide lorsqu'il traverse une surface solide avec une température différente. Il s'agit de la méthode d'échange de chaleur la plus largement utilisée dans la dissipation thermique des équipements de communication. Selon les différentes causes d'écoulement, le transfert de chaleur par convection peut être divisé en deux catégories : le transfert de chaleur par convection forcée et le transfert de chaleur par convection naturelle. La première est causée par des pompes, des ventilateurs ou d'autres sources d'énergie externes, tandis que la seconde est généralement causée par le champ de densité inégal provoqué par l'inhomogénéité du champ de température du fluide, et la force de flottabilité qui en résulte devient la force motrice du mouvement. Le refroidissement par ventilateur couramment utilisé dans les armoires est l’échange thermique à convection forcée le plus typique. Dans le produit final, le transfert de chaleur par convection naturelle est principalement utilisé. La dissipation thermique par convection naturelle est divisée en convection naturelle dans un grand espace (telle que l'échange thermique entre la coque du terminal et l'air extérieur) et en convection naturelle dans un espace limité (telle que la carte unique du terminal et l'air dans le terminal). Il convient de noter que lorsque la distance entre la coque terminale et le placage est inférieure à une certaine valeur, la convection naturelle ne peut pas se former. Par exemple, il n'y a que la conduction thermique en utilisant l'air comme milieu entre le placage et le boîtier d'un mobile. téléphone.

La chaleur transférée par transfert de chaleur par convection est calculée selon la loi de refroidissement de Newton :

Q=hA(Tw -Tf )

dans:

A est l'aire perpendiculaire à la direction du transfert de chaleur, en m2 ;
Tw et Tf sont respectivement les températures de la paroi solide et du fluide,
h est le coefficient de transfert de chaleur par convection. En convection naturelle, le coefficient de transfert de chaleur est de l'ordre de 1~10W/(℃*m2). Dans les applications pratiques, il ne dépasse généralement pas 3~5W/(℃*m2). En convection forcée, le coefficient de transfert de chaleur est compris entre 1 et 10 W/(℃*m2). 10 ~ 100 W/(℃*m2), ne dépassant généralement pas 30 W/(℃*m2) dans les applications réelles.

Les valeurs du coefficient de transfert de chaleur par convection et de la densité du flux thermique de surface qui peuvent être obtenues par les méthodes de refroidissement couramment utilisées dans les équipements électroniques sont indiquées dans le tableau de droite :

Rayonnement thermique

Le rayonnement est le processus de transfert d'énergie par le biais d'ondes électromagnétiques. Le rayonnement thermique est le processus d'émission d'ondes électromagnétiques lorsque la température d'un objet est supérieure au zéro absolu. Le transfert de chaleur entre deux objets par rayonnement thermique est appelé transfert de chaleur par rayonnement. La formule pour calculer la force de rayonnement d'un objet est :

E ＝5,67e^-8 * ε * T^ 4

Le calcul du rayonnement thermique entre les surfaces d'un objet est extrêmement complexe. La formule la plus simple pour calculer le transfert de chaleur par rayonnement entre deux surfaces de même surface et se faisant face est :

Q ＝A*5.67e-8/(1/ ε h +1/ ε c -1)*(T h 4 -T c 4 )

formule:

T fait référence à la valeur de température absolue de l'objet = valeur de température Celsius + 273,15 ;
ε est la noirceur ou l'émissivité . Cette valeur dépend du type de matériau, de la température de la surface et de l'état de la surface, et n'a rien à voir avec les conditions externes ou la couleur . La noirceur de la surface en aluminium poli est de 0,04, la noirceur de la surface en aluminium oxydé est de 0,3 , la noirceur de la surface peinte atteint 0,8 et la noirceur de la neige est de 0,8 .

Étant donné que le transfert de chaleur par rayonnement n'est pas une relation linéaire, lorsque la température ambiante augmente, davantage de chaleur sera dissipée sous la même différence de température entre la température terminale et l'environnement.

La surface de la coque en plastique est peinte par pulvérisation, la surface du PWB est recouverte d'huile verte et la noirceur de la surface peut atteindre 0,8, ce qui est bénéfique pour la dissipation thermique par rayonnement. Pour les coques métalliques, certains traitements de surface peuvent être effectués pour augmenter la noirceur et améliorer la dissipation thermique. L'un des plus grands malentendus concernant la dissipation thermique par rayonnement est que le noir peut augmenter le rayonnement thermique. Habituellement, le traitement noir de la surface du radiateur contribue également à cette compréhension. En fait, lorsque la température de l'objet est inférieure à 1 800 °C, la longueur d'onde significative du rayonnement thermique est comprise entre 0,38 et 100 µm , et la majeure partie de l'énergie se trouve dans la bande infrarouge de 0,76 à 20 µm . Dans la bande de lumière visible, la proportion d'énergie du rayonnement thermique n'est pas la même, pas grande. La couleur n'est liée qu'à l'absorption de la lumière visible et n'a rien à voir avec le rayonnement infrarouge. En été, les gens portent des vêtements de couleur claire pour réduire l'absorption du rayonnement lumineux visible du soleil. Par conséquent, l’intérieur du terminal peut être recouvert à volonté de différentes couleurs de peinture.

Corps noir ≠ noir

Finissons-en d’abord et continuons plus tard. . .