在录井电子设备中经常采用的强迫通风冷却和自然对流冷却两种冷却方法。录井仪系统中的烃组分分析机箱结构简图如所示。该机箱中主要的热耗元器件是：平均加热功率为70 W的保温箱、氢火焰检测器、2块耗散各1. 5 W的电源电路板、以及耗散为1 3W的变压器。因为这些热耗元器件的热耗大部分以热传导、对流和和热换辐射形式散发到周围的介质中去，所以该机箱采用的冷却方法既有强迫通风冷却也有自然对流冷却。

当采用自然冷却方法时，肋片散热器是电子设备排散热量必不可少的装置，它能够增加散热的有效面积，提高散热效能，以达到保证电子元器件电性能工作参数的稳定和足够功率输出的目的。目前国内常用的肋片散热器主要有叉指型散热器和型材散热器两个系列。中电源板上的晶体管采用就是的这种冷却方法。以北京半导体器件五厂生产的CW7815晶体管为例，其在温度60时的热耗为0. 5 W，所用的肋片散热器为宏研电子器材公司生产的亚泰牌718A型叉指型散热器，叉指型散热器的结构图如3所示。

因该机箱是放置在有空调设备的录井仪器房内使用，因此环境温度取25 ，散热器表面温度取60 ，则通过自然对流散热和辐射散热所能带走的热量计算如下。

（ 1）自然对流散热量计算肋片总面积： A 1 = 10 < （ 0. 0024+ 0. 0012）2 0. 011+ 0. 0024 0. 0012> = 8. 2 10 m 2散热器底板面积： A 2 = 0. 0205 0. 0192= 3. 94 10 m 2散热器总包络面积：A r = （ 0. 0205+ 0. 0192）2 0. 011+ 0. 0205 0.

0192 2= 16. 61 10 m 2散热器垂直放置散热系数为：= 1. 49（t l） W/ （ m 2 K）式中， t散热器表面温度与周围环境温度的差值； l为散热器的特征长度。

= 1. 49（60 - 25 0. 019 2） = 9. 736 W/ （ m 2 K）m = 2 / = 2 9. 376/ 164 0. 0012 = 9. 947其中铝散热器的导热系数= 164 W/ （ m K）散热器底板厚度= 0. 001 2 m md = 9. 947 0. 001 2= 0. 011 9其中， d为散热器脚的长度。

散热器效率< 3> = th（ md ）md代入具体数据后= 0. 994肋片的散热量为：Q 1 = A 1 t = 0. 994 9. 736 8. 2 10 - 4（60 - 25） = 0. 28 W经过同样的计算，散热器底板的散热量为：Q2= 0. 135 W在自然对流状态下，散热器的散热量为Q c = Q 1 + Q 2 = 0. 415 W（ 2）辐射散热量计算取发射系数e= 0. 94，视野系数f = 0. 8，斯蒂芬-玻尔兹曼常数= 5. 67 10< W（ m 2. k4） >则辐射散热量Q r = feA r（T 4 1 - T 4 2） = 5. 67 10 0. 8 0. 94 16. 61 10 < （60 + 273） - （25+ 273） > = 0. 312 W总的散热量Q = Q c + Q r = 0. 415+ 0. 312 = 0. 727 W经过计算验证得出，叉指型散热器在自然冷却情况下是能够满足散热要求的。

风机的确定

另外，机箱中还有150 W的保温箱、热耗为13 W的变压器以及氢火焰检测器。氢火焰检测器氢气燃烧流速为130 ml/min，其燃烧生成的功率计算后为23. 5 W.保温箱的外形尺寸为210 mm 162 mm 145 mm（长宽高） ，得出其表面积为1 759. 2 cm 2，其表面散热功率系数为0. 085 W/ cm.根据的参考，考虑到整个系统的稳定性、可靠性以及温升要求比较高等方面的要求，采用强迫通风冷却的方法来为整个机箱的冷却。其计算过程如下：

机箱内部气温若大于40系统中某些电路会发生温漂现象，因此要求风机出口温度控制在40以内，取出口温度为35则：t= t out - t in = 35- 25= 10空气的热容C p = 1 005 J/ （ kg.K）机箱内总的发热功率Q n = 70+ 23. 5+ 3+ 13= 109. 5 W空气的在27下的密度= 1. 177 kg/m 3可计算风机的风量：q m = Q tC p = 109. 5 10 1 006 = 10. 88 10 - 3 kg/ s= 9. 24 10 m/ s机箱在强迫风冷的情况下可散发的热量为：Q = 1. 86（AS + 4 3 At + 2 3 Ab） t 1. 25 + 4 T 3 m A t + 1 000q m t式中，机箱尺寸为485 mm 414 mm 206 mm（长宽高） ，则：机箱内侧壁表面积A S = 0. 37m机箱内顶壁表面积A t = 0. 10m机箱内底壁表面积A b = 0. 10m A S + A t + A b = 0. 57 m 2机箱温升t = 10 = 5. 67 10 - 8 < W（m 2 K 4） >机箱外表面黑度= 0. 32机箱表面温度T = 273+ 50= 323 K环境温度T a = 273+ 25= 298 K T m = 1 2（T + T a） = 303 K代入以上具体数值后， Q = 122. 75 W，大于机箱内总的发热功率Q n = 109. 5 W由以上计算得出，若风机选用9. 24 10 - 3 m 3 / s数值，就能够满足对整个机箱进行强迫通风冷却的要求。因为轴流风机的体积和噪音相对离心风机都小得多，以及轴流风机大风量、低风压的工作特点，本机箱采用轴流风机作为强迫通风冷却风机。另外考虑到轴流风机在机箱中的安装位置、风道的合理性以及周围环境的不稳定性等因素的影响，实际轴流风机通风量的取值应大于理论计算值。最后选用RS公司的495 - 025轴流风机其通风量为13. 6 L/ s.

结论

从以上的理论分析和计算可以得出，烃组分分析机箱的热设计是合理可行的。为了验证上述的理论分析和计算的正确性，用温度计对机箱内部气温进行测量。在烃组分分析系统工作正常后每1h进行1次温度记录如4所示。

4温度记录曲线图从4可以看出，实际温度值小于系统要求的温度值，验证了该机箱热设计的正确性。http://www.grainyq.com