结构因素对通风散热及噪声的影响

作者:肖训华 刊名:中国医疗器械信息 上传者:巫治文

【摘要】由于电子元器件以及PCBA的集成度越来越高,在设计医疗电子设备时,通风散热以及噪声抑制成了越来越难解决的问题,本文综合了多个项目的热设计经验,从多个结构因素实验得出改善的方法。

全文阅读

0.引言IEC60601-1医用电器设备安全通用要求:在环境温度35?C条件下,工作中产品的可触摸表面温度不得超过50?C。如果同病人接触,不得超过41?C。如果超过41?C,则必须进行科学的解释,并提供数据以证明不会危及病人安全。 1.强迫空气冷却的基本形式 设备中可能存在单个模块的发热量极大的情况,如超声设备的主机箱,电源机箱等,可以单独给这些模块安装风扇,加强散热效果,针对发热量不同的模块,可以选择单独抽风,单独鼓风,或者是抽风和鼓风同时采用。 1.1系统需求的风量大致计算方法 (1)测定设备的规格和工作条件: -V:整个系统所产生的总热量(W)=100(W)-?T:系统内部温度上升(K)=15度 计算冷却所需的空气流量: -Q’:马达的空气流量(m3/min) -Q’:=V/(20?T)=100/2015=0.33(m3/min)2)选用风扇: -Q:最大空气流量(m3/min):Q’=Q2/3-Q:=Q’3/2=0.333/2=0.5(m3/min) 确认所选用的风扇是否正确。 2.21.开孔结设构计因素对通风散热及噪声的影响 抽风冷却主要适用于热量分布比较均匀的整机或机箱,热量经过专门的风道或直接排到设备周围的大气中,抽风的特点是风量大,风压小,各部分风量比较均匀,抽风风机一般都装在机箱或整机的顶部或上侧面。 鼓风的特点是风压大,风量比较集中,鼓风冷却通常是用在单元内热量分布不均匀的情况,鼓风风机一般装在机箱或整机的底部或下侧面。 开孔区域的最大化可以减低所需气流的速度和压力。开孔率(FAR):开孔的面积/全部的面积,建议钣金件设计安装风扇时,开孔率设计在60%以上。 2.2常见的开孔模式 如图2所示:80%的开孔率和56%的开孔率比较,对气流的阻力减小88%。 2.3外壳出风口的设计 外壳出风口的设计要注意以下几点: 避免有气流的瓶颈,出风口的面积和入风口的面积以及风扇的有效面积相当。减少转交和较平滑的转交设计对 气流有较小的阻力。 出风口要设计和加工得比较圆滑,没有毛刺,可减少气流的冲击产生噪声。 2.4风机的位置 强迫通风冷却时,气流的方向及风机的位置都将影响冷却效果,常用的有如下几种方法: (1)轴流式吹风系统,风机位于冷空气的入口处,把冷空气直接吹入机箱内,可以提高机箱内的空气压力,并产生一定的涡流,改善换热性能,通常当热源较集中,并且吹风可以直接吹向热源时,可用吹风系统冷却。但是,出口风道的截面积应大于各部分支风道的截面积的总和。 (3)采用锥形风道时,可使上主风道中任一点的截面积大于支风道的截面积。进风口和出风口的面积也不要小于通风机的最大通风面积。否则会产生较大的阻力,也就是说,系统的阻力特性曲线会越陡,单位时间内的通风量会越小,对散热越不利。另外,特别注意要让冷却空气从热源中流过,防止气流短路。 (4)风道布置的注意事项: 风道要短而直,拐弯要少,必须采用拐弯时,尽量加大拐弯的半径,以减少局部的压力损失。 避免聚然扩展或聚然收缩,扩展的张角不得超过20度,收缩的角度不得大于60度。 为了取得最大的空气输送能力,应尽量使矩形管道接近于正方行形,矩形管道长边与短边之比不得大于6:1;管道应尽量密封,所有搭接得台阶都应顺着流动方向。 在结构尺寸不受影响时,增大风道面积可减小压力损失,同时可降低风机的噪声。 2.6元件的排列与走线 为了提高冷却效果,在冷却气流流速不大的情况下, 在吹风系统中,风机的电机的热量也被冷空气带入机箱,元件应按叉排列方式,这样可以提高气流的紊流程度,增 影响散热效果。好处是便于设计防尘。强散热能力,

参考文献

引证文献

问答

我要提问