导热机理
发布时间:2011/8/27 11:06:03 访问次数:4473
1．导热基础 GTLP16612MTD
导热理论基础是热力学基本定律。
热力学第一定律：在热量传递过程中若无能量形式的转换，则热量始终保持守恒。
热力学第二定律：热总是自发地从较热的区域流向较冷的区域。
在电子制造中，热力学第二定律应用非常广泛，例如，所有的有源或无源元器件都是热源，这些元器件的温度总会比其周围介质的平均温度高，如图7.4.1所示。
2．导热机理
热通过热传导、热对流和热辐射3种方式进行传递。
1)传导
热传导(conduction)指温度不同的物体各部分或温度不同的两物体直接接触时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象。
热传导是物质的基本属性，可以在固体、液体、气体中发生。
热传导的特点：
①物体直接接触；
②必须有温差；
③依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动丽传递热量。
热传导的本质是分子运动理论，依靠物体内自由电子的运动或分子的振动来进行，物体较热部分的分子因振动而与相邻的分子碰撞，并将其动能的一部分传给后者，因此热能从物体的一部分传给另一部分。例如气体的导热是由于分子的热运动和相互碰撞时发生的能量传递的。导热的基本定律称为傅里叶定律(Fourier's Law)，其数学表达式为
Q=-λ·A·dt/dn
式中，A为导热系数(W/m·K)；A为导热面积；dt/dn为温度梯度(℃／m);Q为垂直于导热面积的导热量(W)。
2)对流
热对流( convection)指流体中（气体或液体）温度不同的各部分之间，由于发生相对的宏观运动而把热量由一处传递到另一处的现象。
对流换热的特点：
①热传导与热对流同时存在的复杂热传递过程；
②必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动，也必须有温差；
③由于流体的黏性和受壁面摩擦阻力的影响，紧贴壁面处会形成速度梯度很大的边界层。
对流导热的本质是由分子的随机运动和流体的平均运动所产生能量传递的结果。对流的导热量可以用牛顿冷却方程来表示：
Q=h·A·△t
式中，A为参与对流的换热面积(m2)；矗为对流导热系数(w/(m2△K))；△t为时间。
其中对流导热系数取决于流体的性质，例如空气在自然对流时为3～12，强制对流时为50～120，水强制对流时为300—7000。
3)辐射
辐射(radio)导热指物体转化本身的热能向外发射辐射能的现象。
辐射是物体固有性质，凡物体都具有辐射能力并且物体的温度越高、辐射能力越强；物体的种类不同、表面状况不同，其辐射能力也不同。
辐射导热的特点：
①不需要冷热物体的直接接触，即：不需要介质；总的结果是热由高温传到低温，在真空中就可以传递能量;
②在辐射换热过程中伴随着能量形式的转换，物体热力学能→电磁波能→物体热力学能;
③无论温度高低，物体都在不停地相互发射电磁波能、相互辐射能量；高温物体辐
射给低温物体的能量大于低温物体辐射给高温物体的能量。
能全部吸收投射到其表面辐射能的物体，称为黑体或绝对黑体(black body)，黑体的辐射能力与吸收毹力最强。
辐射导热的本质是受热的物体原子内部的电子会产生激烈振动，并且受热体能以电磁波的形式向外发射能量，并以电磁波的方式向外传播，故通常又将由于热的原因所发生的辐射称为热辐射。热辐射的波长在0.4～lOOOμm区段内，而且大部分能量在红外线区段内，即波长在0.72～lOμm之间。
物体表面与其周围环境之间的净辐射换热量可以表示为
Q=q·σb·A·（T14一Ta4）
式中，A为物体表面积；q为物体表面积A的总辐射系数；σb为斯帝芬一玻耳兹曼常数，σb=5.67×l2-8W/m2·K4；T1为热源的绝对温度(K)；Ta为周围物体的绝对温度(K)。
3．实际导热过程 H1102
作为基础理论分析，我们把热量传递的三种方式（传导、对流、辐射）进行单独分析，但实际工程中导热过程是很复杂的，它是一个复合传热的过程。如图7.4.2所示，是一个焊接到印制电路板上的通孔安装的集成电路封装散热过程示意图，三种热量传递方式同时存在。
1．导热基础 GTLP16612MTD
导热理论基础是热力学基本定律。
热力学第一定律：在热量传递过程中若无能量形式的转换，则热量始终保持守恒。
热力学第二定律：热总是自发地从较热的区域流向较冷的区域。
在电子制造中，热力学第二定律应用非常广泛，例如，所有的有源或无源元器件都是热源，这些元器件的温度总会比其周围介质的平均温度高，如图7.4.1所示。
2．导热机理
热通过热传导、热对流和热辐射3种方式进行传递。
1)传导
热传导(conduction)指温度不同的物体各部分或温度不同的两物体直接接触时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象。
热传导是物质的基本属性，可以在固体、液体、气体中发生。
热传导的特点：
①物体直接接触；
②必须有温差；
③依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动丽传递热量。
热传导的本质是分子运动理论，依靠物体内自由电子的运动或分子的振动来进行，物体较热部分的分子因振动而与相邻的分子碰撞，并将其动能的一部分传给后者，因此热能从物体的一部分传给另一部分。例如气体的导热是由于分子的热运动和相互碰撞时发生的能量传递的。导热的基本定律称为傅里叶定律(Fourier's Law)，其数学表达式为
Q=-λ·A·dt/dn
式中，A为导热系数(W/m·K)；A为导热面积；dt/dn为温度梯度(℃／m);Q为垂直于导热面积的导热量(W)。
2)对流
热对流( convection)指流体中（气体或液体）温度不同的各部分之间，由于发生相对的宏观运动而把热量由一处传递到另一处的现象。
对流换热的特点：
①热传导与热对流同时存在的复杂热传递过程；
②必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动，也必须有温差；
③由于流体的黏性和受壁面摩擦阻力的影响，紧贴壁面处会形成速度梯度很大的边界层。
对流导热的本质是由分子的随机运动和流体的平均运动所产生能量传递的结果。对流的导热量可以用牛顿冷却方程来表示：
Q=h·A·△t
式中，A为参与对流的换热面积(m2)；矗为对流导热系数(w/(m2△K))；△t为时间。
其中对流导热系数取决于流体的性质，例如空气在自然对流时为3～12，强制对流时为50～120，水强制对流时为300—7000。
3)辐射
辐射(radio)导热指物体转化本身的热能向外发射辐射能的现象。
辐射是物体固有性质，凡物体都具有辐射能力并且物体的温度越高、辐射能力越强；物体的种类不同、表面状况不同，其辐射能力也不同。
辐射导热的特点：
①不需要冷热物体的直接接触，即：不需要介质；总的结果是热由高温传到低温，在真空中就可以传递能量;
②在辐射换热过程中伴随着能量形式的转换，物体热力学能→电磁波能→物体热力学能;
③无论温度高低，物体都在不停地相互发射电磁波能、相互辐射能量；高温物体辐
射给低温物体的能量大于低温物体辐射给高温物体的能量。
能全部吸收投射到其表面辐射能的物体，称为黑体或绝对黑体(black body)，黑体的辐射能力与吸收毹力最强。
辐射导热的本质是受热的物体原子内部的电子会产生激烈振动，并且受热体能以电磁波的形式向外发射能量，并以电磁波的方式向外传播，故通常又将由于热的原因所发生的辐射称为热辐射。热辐射的波长在0.4～lOOOμm区段内，而且大部分能量在红外线区段内，即波长在0.72～lOμm之间。
物体表面与其周围环境之间的净辐射换热量可以表示为
Q=q·σb·A·（T14一Ta4）
式中，A为物体表面积；q为物体表面积A的总辐射系数；σb为斯帝芬一玻耳兹曼常数，σb=5.67×l2-8W/m2·K4；T1为热源的绝对温度(K)；Ta为周围物体的绝对温度(K)。
3．实际导热过程 H1102
作为基础理论分析，我们把热量传递的三种方式（传导、对流、辐射）进行单独分析，但实际工程中导热过程是很复杂的，它是一个复合传热的过程。如图7.4.2所示，是一个焊接到印制电路板上的通孔安装的集成电路封装散热过程示意图，三种热量传递方式同时存在。
上一篇：电子故障检测技术
相关技术资料
公网安备44030402000607
