自從熱量管理第一部分與讀者見面之后,有多少人開始使用手指熱量檢測方法呢?我有幾次都看見別人用綁帶纏住手指頭進行測試。我想,你們當中很多人都有關于過熱的設備和系統的故事講講吧。當然,這些故事也許都只能成為工程師們周末飯后的談資。對于某些人來說,任何關于親身經歷的故事都總是顯得非常有趣,但是,我們不得不承認,往往具有悲劇性結局的故事更能夠吸引更多的觀眾。
拿我自己來說吧,當年我還是工程學學生時候,就在父親的電視機銷售和維修店修理電視機、收音機以及其他的音頻系統設備。告訴別人我經常把出現毛病的設備修理好,不是什么特別有意思的事情,但是,當我在客戶面前,當面讓壞掉得具有5根顯現管的鬧鐘收音機正常工作時,那又是另外一種心情了。這些燒壞的融絲和短路的交流電整流器是設備出現問題的癥結所在,這些收音機沒有電源變壓器,僅僅通過有線保險絲,把一系列的串聯電容器連接到電源線較熱的一端,然后向前放置到半波整流器中,產生150伏的直流電,半波整流器比主流電解電容器充電所耗費的時間要短一半,這就是熱量管理的故事。
為了修理到線路保險絲,我把機箱打開,把盒子翻轉過來,然后用導線替代了保險絲(現在不要在家里這樣做),再把音頻收音機插到交流電插頭上,并打開開關。眨眼工夫,交流電點燃的主要的電解器全部涌入,一排火焰閃耀直上天空,并較慢地嗡嗡作響,這種情況只有負荷的交流電線才能產生。我和客戶驚訝的表情被僵定在了照片上。在我們面前的就是在產生壓力的情況下,熱量管理不充分的初次試驗。能量的傳輸就在短短的幾毫秒中。
嚴格地講,對我們來說,熱量管理的真正意義在于熱能量傳輸過程,但是速度比較慢,這也正是我們對功能的集成系統的期望所在。在熱量管理第一部分中,我們討論了一些能量產品和一些手指測試規則。這個系統安裝的目的是描述在實際應用中采用熱量管理的一些良好方法。在絕大多數敞開的房間中,我們幾乎不考慮熱量影響,因為房間里面的空氣進出量遠遠大于電子產品所產生的熱量上升量。當然,有兩種情況下要例外:(1)房間本身過熱;(2)產品產生的熱量太多,不能通過散熱或者空氣流通排除熱量。如果空間允許,較小的盒子型產品就擱置在擁擠的地方,如墻敦、桌子抽屜或者其他的閣子里面。這為穩定操作產生了新的挑戰。我們把這種情形用我們熟悉的例子來做比較。當周圍的環境能夠吸收所有設備產生的能量(瓦特),周圍環境就是一個散熱器;如果產生的熱量沒有被吸收,那么周圍環境就是一個散熱器。為了方便討論,我把安裝好的設備所產生的能量稱作輸入能量,把較冷環境中的熱傳輸功能稱為輸出能量。我們把輸出能量與輸入能量的對比率稱為“傳熱率”。只要對比率大于1,那么周圍環境就是一個吸熱器,就有可能實現穩定操作。如果對比率小于1,周圍環境就是散熱器,那么我們就應該進一步注意環境中的設備情況。這個概念的具體解釋請參見圖1。另外,如果輸出與輸入的比率剛好等于1,目前所產生熱量的大小(瓦特/小時)就是維持系統穩定操作的最高允許值。讓我們來看看,如何使用這個概念,在安裝系統之前,預先計算出封閉設備的真實吸熱環境。
設想你要在某些沒有通風口的封閉環境中(如木箱)放置一個電子設備,設備周圍的空氣非常有限。那么,我們如何預測這個設備是否能夠在這個環境中正常工作呢?我將為你介紹一種簡單的方法,來評估這個計算答案。首先,我們要以已經掌握的熱力學知識為根據,做出一些假設和推斷。以下是我們所作的假設。
在最初的運作過程中,有限的內部空氣將作為設備的吸熱器,吸收熱量,直至達到平衡為止。最后,設備、內部空氣和外圍設備的內壁將會在某個溫度時,達到平衡,讓設備的能量輸入保持不變。但熱量達到平衡時,熱量將會通過木制容器的內壁傳輸到外界環境中。設備外部空氣以及內壁的溫度達到一致。[Page]
為了繼續我們的測試,我們必須了解傅立葉的熱傳導定律(見圖1)以計算傳輸到設備外部環境中的熱量。傅立葉定律里面將會告訴我們,設備會在傳熱中運作還是需要降溫措施如空氣壓縮等。不過,千萬不要被傅立葉的公式束縛了想法,它只是一些產品因素除以外圍設備墻壁的厚度(這里是木柜而已)這樣一個簡單的公式。負數方向表示熱量傳輸方向(從熱到冷)。“q”代表每個小時通過木桌傳輸的熱量的瓦特數,“k”表示我們從表格1里的熱傳導性(木=0.130 watts/m-°C),“A”表示往外傳熱的箱子內壁的區域(平方米)。測量內部箱子的空間,并轉換成為立方米(假設體積為3"x10"x12",轉換為表面積就是0.24平