熱程序在新型分析儀器里的運用
在錄井電子設備中經常采用的強迫通風冷卻和自然對流冷卻兩種冷卻方法。錄井儀系統中的烴組分分析機箱結構簡圖如所示。該機箱中主要的熱耗元器件是：平均加熱功率為70 W的保溫箱、氫火焰檢測器、2塊耗散各1. 5 W的電源電路板、以及耗散為1 3W的變壓器。因為這些熱耗元器件的熱耗大部分以熱傳導、對流和和熱換輻射形式散發到周圍的介質中去，所以該機箱采用的冷卻方法既有強迫通風冷卻也有自然對流冷卻。
當采用自然冷卻方法時，肋片散熱器是電子設備排散熱量必不可少的裝置，它能夠增加散熱的有效面積，提高散熱效能，以達到保證電子元器件電性能工作參數的穩定和足夠功率輸出的目的。目前國內常用的肋片散熱器主要有叉指型散熱器和型材散熱器兩個系列。中電源板上的晶體管采用就是的這種冷卻方法。以北京半導體器件五廠生產的CW7815晶體管為例，其在溫度60時的熱耗為0. 5 W，所用的肋片散熱器為宏研電子器材公司生產的亞泰牌718A型叉指型散熱器，叉指型散熱器的結構圖如3所示。
因該機箱是放置在有空調設備的錄井儀器房內使用，因此環境溫度取25 ，散熱器表面溫度取60 ，則通過自然對流散熱和輻射散熱所能帶走的熱量計算如下。
（ 1）自然對流散熱量計算肋片總面積： A 1 = 10 < （ 0. 0024+ 0. 0012）2 0. 011+ 0. 0024 0. 0012> = 8. 2 10 m 2散熱器底板面積： A 2 = 0. 0205 0. 0192= 3. 94 10 m 2散熱器總包絡面積：A r = （ 0. 0205+ 0. 0192）2 0. 011+ 0. 0205 0.
0192 2= 16. 61 10 m 2散熱器垂直放置散熱系數為：= 1. 49（t l） W/ （ m 2 K）式中， t散熱器表面溫度與周圍環境溫度的差值； l為散熱器的特征長度。
= 1. 49（60 - 25 0. 019 2） = 9. 736 W/ （ m 2 K）m = 2 / = 2 9. 376/ 164 0. 0012 = 9. 947其中鋁散熱器的導熱系數= 164 W/ （ m K）散熱器底板厚度= 0. 001 2 m md = 9. 947 0. 001 2= 0. 011 9其中， d為散熱器腳的長度。
散熱器效率< 3> = th（ md ）md代入具體數據后= 0. 994肋片的散熱量為：Q 1 = A 1 t = 0. 994 9. 736 8. 2 10 - 4（60 - 25） = 0. 28 W經過同樣的計算，散熱器底板的散熱量為：Q2= 0. 135 W在自然對流狀態下，散熱器的散熱量為Q c = Q 1 + Q 2 = 0. 415 W（ 2）輻射散熱量計算取發射系數e= 0. 94，視野系數f = 0. 8，斯蒂芬-玻爾茲曼常數= 5. 67 10< W（ m 2. k4） >則輻射散熱量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總的散熱量Q = Q c + Q r = 0. 415+ 0. 312 = 0. 727 W經過計算驗證得出，叉指型散熱器在自然冷卻情況下是能夠滿足散熱要求的。
風機的確定
另外，機箱中還有150 W的保溫箱、熱耗為13 W的變壓器以及氫火焰檢測器。氫火焰檢測器氫氣燃燒流速為130 ml/min，其燃燒生成的功率計算后為23. 5 W.保溫箱的外形尺寸為210 mm 162 mm 145 mm（長寬高） ，得出其表面積為1 759. 2 cm 2，其表面散熱功率系數為0. 085 W/ cm.根據的參考，考慮到整個系統的穩定性、可靠性以及溫升要求比較高等方面的要求，采用強迫通風冷卻的方法來為整個機箱的冷卻。其計算過程如下：
機箱內部氣溫若大于40系統中某些電路會發生溫漂現象，因此要求風機出口溫度控制在40以內，取出口溫度為35則：t= t out - t in = 35- 25= 10空氣的熱容C p = 1 005 J/ （ kg.K）機箱內總的發熱功率Q n = 70+ 23. 5+ 3+ 13= 109. 5 W空氣的在27下的密度= 1. 177 kg/m 3可計算風機的風量：q m = Q tC p = 109. 5 10 1 006 = 10. 88 10 - 3 kg/ s= 9. 24 10 m/ s機箱在強迫風冷的情況下可散發的熱量為：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，機箱尺寸為485 mm 414 mm 206 mm（長寬高） ，則：機箱內側壁表面積A S = 0. 37m機箱內頂壁表面積A t = 0. 10m機箱內底壁表面積A b = 0. 10m A S + A t + A b = 0. 57 m 2機箱溫升t = 10 = 5. 67 10 - 8 < W（m 2 K 4） >機箱外表面黑度= 0. 32機箱表面溫度T = 273+ 50= 323 K環境溫度T a = 273+ 25= 298 K T m = 1 2（T + T a） = 303 K代入以上具體數值后， Q = 122. 75 W，大于機箱內總的發熱功率Q n = 109. 5 W由以上計算得出，若風機選用9. 24 10 - 3 m 3 / s數值，就能夠滿足對整個機箱進行強迫通風冷卻的要求。因為軸流風機的體積和噪音相對離心風機都小得多，以及軸流風機大風量、低風壓的工作特點，本機箱采用軸流風機作為強迫通風冷卻風機。另外考慮到軸流風機在機箱中的安裝位置、風道的合理性以及周圍環境的不穩定性等因素的影響，實際軸流風機通風量的取值應大于理論計算值。最后選用RS公司的495 - 025軸流風機其通風量為13. 6 L/ s.
結論
從以上的理論分析和計算可以得出，烴組分分析機箱的熱設計是合理可行的。為了驗證上述的理論分析和計算的正確性，用溫度計對機箱內部氣溫進行測量。在烴組分分析系統工作正常后每1h進行1次溫度記錄如4所示。
4溫度記錄曲線圖從4可以看出，實際溫度值小于系統要求的溫度值，驗證了該機箱熱設計的正確性。http://www.yoshikomatsuura.com
