机壳热特性的估算方法

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1、ICS 31 240K 05 a园中华人民共 $-u 国国家标准GBT 233602009IEC 62 1 94： 2005机壳热特性的估算方法Method of evaluating the thermal performance of enclosures(IEC 62194 ： 2005， IDT)200903-19发布 200912-01实施丰瞀鹛鬻瓣訾髅瞥星发 中国国家标准化管理委员会仅 19GBT 23360-2009IEC 62194 ： 2005目 次i口言 引言 【I1范围 12规范性引用文件 - l3术语、定义、符号和缩略语 13 1机壳设计原理的定义 13 2符号和缩略语

2、 24确定吸收系数的流程 25热负荷的估算 36 环境条件 ， 361户外应用 一 36 2户内应用 47机壳吸收系数的确定 47 1测量的配置 一7 2计算 8结果和说明 8 1不同机壳设计的比较 4： 58 2通过机壳壁的热传递 68 3机壳壁间的气流 68 4单层壁机壳的结果 78 5双层壁机壳的结果 (简化方法 ) 8 附录 A( 规范性附录 )传热速率 - 0 附录 B(资料性附录 )太阳辐射的几何关系 l 附录 c(资料性附录 )计算单、双层壁的示例 3 附录 D( 资料性附录 )精确计算双层壁机壳的迭代方法 5 参考文献 - 9GBT 23360-2009IEC 62194 ：

3、2005刖 吾 本标准等同采用 IEC 62194： 2005 机壳热特性的估算方法 ( 英文版 )。本标准等同翻译 IEC 62194 ： 2005 。为了便于使用，本标准做了下列编辑性修改：删除国际标准的前言；小数点 “， ”改为 “ ”。 本标准的附录 A为规范性附录，附录 B、附录 c、附录 D为资料性附录。 本标准由全国电工电子设备结构综合标准化技术委员会 (SAC TC 34)提出并归口。本标准负责起草单位：江苏天港箱柜有限公司。 本标准参加起草单位：国网电力科学研究院、南瑞继保电气有限公司、四方电气 (集团 )有限公司、华为技术有限公司、国电南京自动化股份有限公司、中兴通讯股份有

4、限公司、机械工业北京电工技术经济 研究所。本标准主要起草人：巫振祥、贾愚、张钰、尹东海、张开国、田蘅、张明灿、张实、吴蓓、王蔚、李剑侠。GBT 23360-2009 1EC 62 1 94 ： 2005引 言当安装具有电子元件的机壳时，由于电子设备的功能受到环境温度的影响，气候条件是非常重要 的。由于热负荷和太阳辐射，机壳变热。因为通过机壳表面热传递的不充分，可能需要气候控制单元以 保持可容许的机壳内部条件。对于机柜的设计来说，太阳辐射的作用或者通过太阳常数估算，或者对热负荷附加一个固定值。比较准确的对太阳辐射的观测可以得到对机壳热特性估算的更精确、更经济的方法。现有的规定环境条件的标准有：用

5、于户外的 GB T 19183 5(IEC 61969 3) 和 EN 300 019，用于户 内的 GB T 4798 3(IEC 6072133)”、 EN 300 019和 GB T】8663 】(IEC 61587 1)。涉及到户外机壳尺寸的标准是 GB T 19183 1(IEC 61969 1) 和 GB T 19183 2(IEC 61969 2)，户内机壳的尺寸标准是 GB T 19520 2(IEC 60297 2)、 EN 300 019 和 IEC 60917-2 。由于用户和制造商的需要，必须得出统一衡量标准的空机壳的热控制特性。本标准确立了一种机 壳热特性估算的方法。

6、1)IEC 原文误为 IEC 60721 。 GBT 23360-2009IEC 62194 ； 2005机壳热特性的估算方法1范围本标准提供一种估算符合 GB T19290 和 GBT19520 的空的户内机壳，以及符合 GB T19183 的 空的户外机壳的热性能的方法。本标准包台下列关于确定热吸收系数的依据：机壳设计原理内部热负荷；太阳辐射。机壳哑收系教是用来对按照车标准确立的机壳的比较和选择提供一个共同的评价值。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注目期的引用文件其随后所有 的修改单 (不包括勘误的内容 )或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标

7、准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GBT 4797 4-2009 电工电子产品自然环境条件太阳辐射与温度 (IEC 60721 2 4： 2000 ， IDT)GBT 19183( 所有部分 )电子设备机械结构户外机壳 IEC 51999( 所有部分 )。 IDTGB T 19290( 所有部分 )发展中的电子设备构体机械结构模散序列 Emc 50917(所有部分 )， mTGBT 19520(所有部分) 电子设备机械结构 482 6 ram(1 9 in) 系列机械结构尺寸 IEC 60297( 所有部分 )， IDT3术语、

8、定义、符号和缩略语3 1机壳设计原理的定义 机壳设计对热流有影响。如图 1所示定义下刊机壳类型： A单层壁 B双层壁 (有绝热层无绝热层壁问有气流或无气潍 )； C单层壁有遮阳板 D双层壁有遮阳板(有绝热层无绝热层壁间有气流或元气流 )囤 1机壳类型GB T 23360-2009IEC 62194 ： 20053 2符号和缩略语 A除底部以外的机壳表面积， (m2) ； A材料的吸收系数；A。机壳的吸收系数； A。双层壁的横截面面积， (m2) ； n，外壁方位角；n。太阳方位角；c， 双层壁计算的修正系数 (简化方法 )； C 。，空气的比热，J(kg K)； h太阳高度角； k传热速率，

9、w (m2K) ； P热负荷， (w) ；Qt，机壳壁传导的热量， (W)； Q，。双层壁之间气流的传热量， (w)； i“漫射的太阳辐射， (W m2) ；q。水平表面接收的太阳辐射 (球面辐射 )， (W m2)； q特定的内部热负载， (W m2)； i，通过大气接收的太阳总辐射 (垂直于太阳的方向 )， (w m2)； q。机壳外壁上的太阳辐射 (直射的和漫射的 )， (w m2)； 日外壁所用材料 j的厚度， (m) ；T。环境空气的绝对温度， (K)；T，机壳外壁的绝对温度， (K)；t。环境温度， () ；t 。最高环境温度， () ；t，机壳内部的平均温度， () ；f 机壳内

10、部的最高允许温度， () ；f。双层壁之问的空气温度， () ； t。机壳外壁温度， () ； t。双层壁机壳的内壁温度， () ； w风速，(m s)； ZU。双层壁之间的气流速度，(m s)；外部对流传热系数， Ew (m2 K)； a。 内部对流传热系数， w (m2 K)； a。辐射传热系数， w (m2 K)； e机壳表面处理层的发射率；0入射角；A 机壳壁所用材料 j的热传导率， w (mK) ；n，空气密度， (kg m3)。4确定吸收系数的流程 图 2中的流程描述了确定机壳热特性所必需的不同步骤，其细节在图后的各章节中解释。2GBT 23360-2009IEC 62194 ：

11、2005图 2确定吸收系数的流程图5热负荷的估算 了解机壳内部的热负荷对于热特性是很重要的，如果不知道安装部件的热负荷，可以用安装设备的功耗来估算内部热负荷。P热负荷， (w) ；1Dj。一者特定的内部热负荷， (W m2)。6环境条件6 1户外应用6 1 1环境温度极限 了解环境温度极限，对于后面的计算是必要的：f 最高环境温度， () ；f 机壳内部最高允许温度， () 。6 1 2太阳辐射 太阳总辐射 i。以 W 1112表示，它取决于机壳的安装地点、一天中的时间、一年中的时间以及空气的浑3GBT 23360-20091EC 6219412005浊系数 A略 g的 m挥浊系数表示大气的悬

12、浮颗粒的散射和嗳收进一步的细节参见 GB T 4797 4。 太阳总辐射由直射和疆射组成。下面说明确定机壳上太阳辐射的不同方法： a)测量垂直照射在机壳各表面的太阳总辐射； b)测量安装位置的球面辐射，该辐射量应变换到机壳的各个表面。遣可以通过如附录 B中表示的几何关系，用公式(B 2)求得 c)使用气象用表。应确定垂直照射在机壳表面的辐射。 应建立确定太阳辐射的方法5 I 3风 风速和环境空气温度对机壳表面的传热有影响。如果没有通用公式来确定机壳的外部对漉传热系数。 -和内部对流传热系数 a-，可以采用表 1中的值这些值取决于风速寰 I对流传热景数传热系敷 tl并部 ojw (m1K) 15

13、 zs 38 eel内部 w (m1K)由于机壳中安装的部件可能集成有风机所吼在机壳内部存在强迫气流，其速度超过自然对流。如 果内部气流已知，采用表 1中的值。否则，假定空气速度为 I ms，而内部对流传热系教吒由下式计算： W4h一。 可6 2户内应用 户内应用的习：境温度极限为：f 最高环境温度， ()I 机壳内部量高允许温度， () 。7机壳吸收系数的确定7 I测量的配置图 3所示的是测量机壳吸收系数应采用的试验配置。机壳暧收系数通过测量机壳的最大外壁得 出。在北半球，测量的机壳外壁应面对南方。在南半球，则面向北方。温度传感器 a)应放置在所测量 外壁的中心。应在机壳内部安装一十热源，以

14、模拟热负荷热负荷的选择相当于 i为 ZS0 Wm2。萱圈 3测量机壳吸收囊鼓的配置示皆 监 一一一一GBT 23360-2009IEC 52194 ： 2005在稳定状态下，测定下列数值： i，机壳外壁上的太阳辐射 (直射和漫射 )， (w m2)； t。环境空气温度， ()；t。机壳外壁温度， () ； 风速， (m s)。 传感器 b)、 c)和 d)应接触良好，以避免试验样品对传感器的反作用。 如果测量的是球面辐射 i。，宜按照附录 B中公式 (B 2)转换为垂直照射在壁上的辐射。7 2计算机壳吸收系数计算如下：_E一坠塑掣墨三 !尘qt 十 qw(盏 )4一 (怒 )4 ?L (2、

15、a。 d一 5 67T。一 T“ Lm2K J式中： i，按照 71特定的内部热负荷， (wm2)； i。 机壳外壁上的太阳辐射 (直射和漫射 )， (w m2)；R环境空气的绝对温度，(K)；1、 w一一机壳外壁的绝对温度， (K)；aka-一按照第 6章所述的外部对流传热系数， W (m2 K)；“。 辐射传热系数， FW (m2 K)。如果吸收系数按公式 (I) 确定，应记录所有用于换算的参数。如果应用不同的环境条件参数，相关 的环境条件要确定并且可以转换。注 1：当机壳的颜色改变时，有必要进行新的测量，因为表面的颜色会影响机壳吸收系数。 注 2：作为 7 1测量配置的结果，太阳辐射的反射