Heatsink

Рассейте тепло от силовых полупроводников до температуры окружающей среды

Библиотека:
Simscape / Электрический / Пассивный элемент / Тепловой

Описание

Блок Heatsink моделирует теплоотвод, который рассеивает тепло от силовых полупроводников. Тепло от случая проводит через пластины и рассеивается к температуре окружающей среды посредством конвекции. Среда и рабочая жидкость являются тем же самым

Можно параметрировать этот блок из таблицы данных из сведенных в таблицу свойств теплопередачи, или из геометрии, которая принимает эмпирическую корреляцию конвекции. Если вы устанавливаете параметр Convection на Forced - specify flow speed, входной порт v задает скорость потока.

Параметризация: таблица данных

Чтобы параметрировать блок Heatsink из таблицы данных, установите параметр Parameterization на Datasheet и задайте и Vector of temperature rises above ambient, T и параметры Corresponding heat dissipated to ambient, Q_TLU1(T).

Если вы включаете обеспеченную конвекцию в системе установкой Convection к Forced - specify flow speed, задайте и Vector of temperature rises above ambient, T и параметры Corresponding heat dissipated to ambient, Q_TLU2(T,v).

Параметризация: сведенная в таблицу конвекция и финансовый КПД

Чтобы параметрировать блок Heatsink на основе коэффициента конвекции в зависимости от различия в скорости потока хладагента и перепада температур для температуры окружающей среды и финансового КПД в зависимости от конвективного коэффициента, установите параметр Parameterization на Tabulated convection and fin efficiency.

Блок использует это уравнение, чтобы вычислить рассеянное тепло:

$Q_{d i s s i p a t e d} = h (v_{f l u i d}, Δ T) \cdot A_{t o t a l} \cdot \frac{E f f (h)}{100} \cdot (T_{h e a t s i n k} - T_{a m b i e n t}),$

где:

_{h(vfluid,ΔT)} конвективный коэффициент теплопередачи, сведенный в таблицу против скорости потока жидкости (для принудительной конвекции) и повышение температуры выше температуры окружающей среды.
_Atotal общая площадь поверхности теплообмена.
Eff(h) финансовый КПД, в процентных значениях, сведенных в таблицу против различных конвективных коэффициентов теплопередачи. Финансовый КПД является фактическим теплом, рассеянным пластиной, разделенной на тепло, которое это рассеяло бы, если бы весь его объем был при температуре случая. Это значение зависит от финансовой геометрии и финансовой теплопроводности.

Параметризация: примите прямоугольные параллельные пластины

Если вы устанавливаете параметр Parameterization на Assume rectangular parallel fins, блок использует это уравнение, чтобы вычислить рассеянное тепло:

$Q_{d i s s i p a t e d} = h (v_{f l u i d}, Δ T) \cdot A_{t o t a l} \cdot \frac{E f f (h)}{100} \cdot (T_{h e a t s i n k} - T_{a m b i e n t}),$

где:

$h (v_{f l u i d}, Δ T) = h_{n a t u r a l} (Δ T) + h_{f o r c e d} (v_{f l u i d})$
$h_{n a t u r a l} (Δ T) = \frac{k_{f l u i d}}{H} {(0.825 + \frac{0.387 R a_{H}^{1 / 6}}{{(1 + {(\frac{0.492}{\Pr})}^{9 / 16})}^{8 / 27}})}^{2}$
$h_{f o r c e d} (v_{f l u i d}) = \frac{k_{f l u i d}}{b} {(\frac{1}{{(\frac{Re \Pr}{2})}^{3}} + \frac{1}{{(0.664 \sqrt{Re} \Pr^{0.33} \sqrt{1 + \frac{3.65}{\sqrt{Re}}})}^{3}})}^{- 0.33}$
$R a_{H} = \frac{g β}{ν α} H^{3} a b s (Δ T)$ Число Релея.
$Re = \frac{b^{2}}{ν d} a b s (v_{f l u i d})$ число Рейнольдса.
g = 9,81 м/с² ускорение силы тяжести.
β коэффициент объема тепловое расширение жидкости.
ν жидкая кинематическая вязкость.
α жидкая тепловая диффузивность.
_kfluid жидкая теплопроводность.
H финансовая высота.
d финансовая глубина.
t финансовая толщина.
b разрыв между пластинами.

Если одна сторона размера t x d сварен в основе, это уравнение вычисляет общую область теплообмена:

$A_{t o t a l} = (2 H (d + t) + d t) N .$

Затем это уравнение вычисляет КПД прямоугольной пластины:

$E f f (h) = 100 \frac{\tanh (\sqrt{\frac{2 h}{k t}} H)}{\sqrt{\frac{2 h}{k t}} H}$

где k финансовая теплопроводность.

Порты

Входной параметр

развернуть все

`v` — Скорость потока
физический

Физический входной порт сопоставлен со скоростью потока.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Convection на Forced - specify flow speed.

Сохранение

развернуть все

`A` — Температура окружающей среды
тепловой

Тепловой порт сохранения сопоставлен с температурой окружающей среды.

`C` — Случай
тепловой

Тепловой порт сохранения сопоставлен со случаем.

Параметры

развернуть все

Устойчивое состояние

`Parameterization` — Тип параметризации
`Assume rectangular parallel fins` (значение по умолчанию) | `Datasheet` | `Tabulated convection and fin efficiency`

Параметрировать ли блок в зависимости от прямоугольных параллельных пластин, таблицы данных, или сведенной в таблицу конвекции и финансового КПД.

`Convection` — Тип конвекции
`Natural` (значение по умолчанию) | `Forced - specify flow speed`

Ли модели блока естественная конвекция или значения конвекции использования, введенные входным портом.

`Fin height` — Финансовая высота
`38.1e-3` `m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Высота пластины.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Parameterization на Assume rectangular parallel fins.

`Fin thickness` — Финансовая толщина
`6.5e-4` `m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Толщина пластины.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Parameterization на Assume rectangular parallel fins.

`Fin depth` — Финансовая глубина
`139.7e-3` `m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Глубина пластины.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Parameterization на Assume rectangular parallel fins.

`Gap between fins` — Разорвите между пластинами
`9.4e-3` `m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Разорвите между пластинами.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Parameterization на Assume rectangular parallel fins и Convection к Forced - specify flow speed.

`Number of fins` — Количество пластин
11 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Количество пластин. Значение этого параметра должно быть равным или больше, чем 1.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Parameterization на Assume rectangular parallel fins.

`Fin thermal conductivity` — Финансовая теплопроводность
237 `W/(m*K)` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Теплопроводность пластин.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Parameterization на Assume rectangular parallel fins.

`Vector of temperature rises above ambient, T` — Вектор из температурных повышений выше температуры окружающей среды
[10, 30, 50, 70, 90] `K` (значение по умолчанию) | вектор из положительных скалярных величин

Вектор из температурных повышений выше температуры окружающей среды. Значения в этом параметре должны быть положительными и строго возрасти.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Parameterization на Datasheet или Tabulated convection and fin efficiency.

`Vector of fluid flow speed, v` — Вектор из скорости потока жидкости
[0, 1, 2, 3] `m/s` (значение по умолчанию) | вектор из положительных скалярных величин

Вектор из скорости потока жидкости. Значения в этом параметре должны быть положительными и строго возрасти.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Parameterization на Datasheet или Tabulated convection and fin efficiency, и Convection к Forced - specify flow speed.

`Corresponding heat dissipated to ambient, Q_TLU1(T)` — Соответствующее тепло, рассеянное к окружающей среде против температуры
[6.1, 23.6, 44.5, 67.5, 92.3] `W` (значение по умолчанию) | вектор из положительных скалярных величин

Вектор из теплотворности, рассеянной к температуре окружающей среды, сведен в таблицу против повышения температуры выше температуры окружающей среды. Значения в этом параметре соответствуют значениям в параметре Vector of temperature rises above ambient, T. Значения в этом параметре должны быть положительными и возрасти.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Parameterization на Datasheet и Convection к Natural.

`Corresponding heat dissipated to ambient, Q_TLU2(T, v)` — Соответствующее тепло, рассеянное к окружающей среде против температуры и скорости потока
[6.1, 18.8, 22.8, 25.7; 23.6, 61.1, 73, 81.5; 44.5, 106.4, 125.9, 140.1; 67.5, 153.5, 180.7, 200.3; 92.3, 202.1, 236.9, 262] `W` (значение по умолчанию) | вектор из положительных скалярных величин

Вектор из теплотворности, рассеянной к температуре окружающей среды, сведенной в таблицу против скорости потока и повышения температуры выше температуры окружающей среды. Значения в этом параметре соответствуют значениям в параметре Vector of temperature rises above ambient, T.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Parameterization на Datasheet и Convection к Forced - specify flow speed.

`Corresponding convective heat transfer coefficient, h_TLU1(T)` — Соответствующий конвективный коэффициент теплопередачи против температуры
[5.4, 7.02, 7.98, 8.68, 9.26] `W/(m^2*K)` (значение по умолчанию) | вектор из положительных скалярных величин

Конвективный коэффициент теплопередачи сведен в таблицу против повышения температуры выше температуры окружающей среды.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Parameterization на Tabulated convection and fin efficiency и Convection к Natural.

`Corresponding convective heat transfer coefficient, h_TLU2(T, v)` — Соответствующий конвективный коэффициент теплопередачи против температуры и скорости потока
[5.4, 17.86, 22.17, 25.41; 7.02, 19.49, 23.8, 27.03; 7.97, 20.44, 24.75, 27.99; 8.68, 21.15, 25.46, 28.69; 9.26, 21.73, 26.04, 29.27] (значение по умолчанию) | `W/(m^2*K)` | вектор из положительных скалярных величин

Конвективный коэффициент теплопередачи, сведенный в таблицу против скорости потока жидкости, вызванной принудительной конвекцией и повышением температуры выше температуры окружающей среды, вызывается естественной конвекцией.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Parameterization на Tabulated convection and fin efficiency и Convection к Forced - specify flow speed.

`Vector of convective heat transfer coefficients, h` — Вектор из конвективных коэффициентов теплопередачи
[5, 10, 15, 20, 25, 30] `W/(m^2*K)` (значение по умолчанию) | вектор из положительных скалярных величин

Конвективные коэффициенты теплопередачи. Этот параметр зависит от перепада температур, вызванного естественной конвекцией и скоростью потока жидкости, вызванной принудительной конвекцией. Значения этого параметра должны быть положительными и строго возрасти.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Parameterization на Tabulated convection and fin efficiency.

`Corresponding fin efficiency (percent), eff_TLU(h)` — Финансовый КПД, который соответствует коэффициентам теплопередачи
[96.97, 94.16, 91.53, 89.08, 86.78, 84.62] (значение по умолчанию) | вектор из положительных скалярных величин

Финансовый КПД сведен в таблицу против различных конвективных коэффициентов теплопередачи. Финансовый КПД является фактическим теплом, рассеянным пластиной, разделенной на тепло, которое это рассеяло бы, если бы весь его объем был при температуре случая. Этот параметр зависит от финансовой геометрии и финансовой теплопроводности.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Parameterization на Tabulated convection and fin efficiency.

`Total heat exchange surface area` — Общая площадь поверхности теплообмена
0.1171 `m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Общая площадь поверхности теплообмена.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Parameterization на Tabulated convection and fin efficiency.

Свойства жидкости

Чтобы включить эти настройки, установите Parameterization на Assume rectangular parallel fins.

`Fluid kinematic viscosity` — Жидкая кинематическая вязкость
`1.51e-5` `m^2/s` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Кинематическая вязкость жидкости.

`Fluid thermal diffusivity` — Жидкая тепловая диффузивность
`2.07e-5` `m^2/s` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Тепловая диффузивность жидкости.

`Fluid thermal conductivity` — Жидкая теплопроводность
`25e-3` `W/(m*K)` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Теплопроводность жидкости.

`Fluid coefficient of volume thermal expansion` — Жидкий коэффициент объема тепловое расширение
`3.3e-3` `1/K` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Жидкий коэффициент объема тепловое расширение.

Динамика

`Heatsink mass` — Масса теплоотвода
0.35 `kg` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Масса теплоотвода.

`Heatsink specific heat` — Удельная теплоемкость теплоотвода
437 `J/(K*kg)` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Удельная теплоемкость теплоотвода.

Ссылки

[1] Черчилль, Стюарт В.; Чу, уравнения Хумберта Х.С. Коррелэтинга для ламинарной и турбулентной свободной конвекции от вертикальной пластины. Международный журнал Теплопередачи и Перемещения массы (ноябрь 1975): 1323-1329.

[2] Teertstra, P., Еванович, M.M., и Culham, Дж.Р.. Анэлитикэл Форсед Конвекшн Моделинг Теплоотводов Пластины Пластины. Продолжения 15-го Симпозиума Полутерма IEEE (1999): стр 34-41.

Документация

Heatsink

Описание

Параметризация: таблица данных

Параметризация: сведенная в таблицу конвекция и финансовый КПД

Параметризация: примите прямоугольные параллельные пластины

Порты

Входной параметр

v — Скорость потока физический

Зависимости

Сохранение

A — Температура окружающей среды тепловой

C — Случай тепловой

Параметры

Устойчивое состояние

Parameterization — Тип параметризации Assume rectangular parallel fins (значение по умолчанию) | Datasheet | Tabulated convection and fin efficiency

Convection — Тип конвекции Natural (значение по умолчанию) | Forced - specify flow speed

Fin height — Финансовая высота 38.1e-3 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Fin thickness — Финансовая толщина 6.5e-4 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Fin depth — Финансовая глубина 139.7e-3 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Gap between fins — Разорвите между пластинами 9.4e-3 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Number of fins — Количество пластин11 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Fin thermal conductivity — Финансовая теплопроводность237 W/(m*K) (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Зависимости

Vector of fluid flow speed, v — Вектор из скорости потока жидкости[0, 1, 2, 3] m/s (значение по умолчанию) | вектор из положительных скалярных величин

Зависимости

Зависимости

Зависимости

Зависимости

Зависимости

Зависимости

Зависимости

Total heat exchange surface area — Общая площадь поверхности теплообмена0.1171 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Свойства жидкости

Fluid kinematic viscosity — Жидкая кинематическая вязкость 1.51e-5 m^2/s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Fluid thermal diffusivity — Жидкая тепловая диффузивность 2.07e-5 m^2/s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Fluid thermal conductivity — Жидкая теплопроводность 25e-3 W/(m*K) (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Fluid coefficient of volume thermal expansion — Жидкий коэффициент объема тепловое расширение 3.3e-3 1/K (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Динамика

Heatsink mass — Масса теплоотвода0.35 kg (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Heatsink specific heat — Удельная теплоемкость теплоотвода437 J/(K*kg) (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Документация Simscape Electrical

Поддержка

`v` — Скорость потока
физический

`A` — Температура окружающей среды
тепловой

`C` — Случай
тепловой

`Parameterization` — Тип параметризации
`Assume rectangular parallel fins` (значение по умолчанию) | `Datasheet` | `Tabulated convection and fin efficiency`

`Convection` — Тип конвекции
`Natural` (значение по умолчанию) | `Forced - specify flow speed`

`Fin height` — Финансовая высота
`38.1e-3` `m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Fin thickness` — Финансовая толщина
`6.5e-4` `m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Fin depth` — Финансовая глубина
`139.7e-3` `m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Gap between fins` — Разорвите между пластинами
`9.4e-3` `m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Number of fins` — Количество пластин
11 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Fin thermal conductivity` — Финансовая теплопроводность
237 `W/(m*K)` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Vector of fluid flow speed, v` — Вектор из скорости потока жидкости
[0, 1, 2, 3] `m/s` (значение по умолчанию) | вектор из положительных скалярных величин

`Total heat exchange surface area` — Общая площадь поверхности теплообмена
0.1171 `m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Fluid kinematic viscosity` — Жидкая кинематическая вязкость
`1.51e-5` `m^2/s` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Fluid thermal diffusivity` — Жидкая тепловая диффузивность
`2.07e-5` `m^2/s` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Fluid thermal conductivity` — Жидкая теплопроводность
`25e-3` `W/(m*K)` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Fluid coefficient of volume thermal expansion` — Жидкий коэффициент объема тепловое расширение
`3.3e-3` `1/K` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Heatsink mass` — Масса теплоотвода
0.35 `kg` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Heatsink specific heat` — Удельная теплоемкость теплоотвода
437 `J/(K*kg)` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.