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機械社區

標題: 散熱，也許機械工程師接觸不深 [打印本頁]

作者: zmztx 時間: 2019-1-18 19:56
標題: 散熱，也許機械工程師接觸不深
本帖最后由 zmztx 于 2019-1-21 08:06 編輯

最近，各種新聞里不斷出現“散熱”
昨天任正非在接受采訪時，也提到了散熱
“我們就把芯片疊起來，但最大的問題是要把這兩個芯片中間的熱量散出來，這也是尖端技術。所以說，熱學將是電子工業中最尖端的科學，這方面我們的研究也是領先的，就是太抽象了。”
https://user.guancha.cn/main/content?id=72666

作為機械工程師，或多或少都會接觸散熱問題。接觸多的有化工機械工程師、電子機械與結構工程師。華為需要的就是后者
散熱，計算是大量的，而且不太好算。
一般，我們機械類的工程師在這些行業都是配角。當然也有厲害的，中國第一個雙博士就是從事電子（雷達）機械與結構的
散熱，最常見的是把熱量排出去，也有是把熱量（溫度）拉平。實現的手段各式各樣。
首先，會要求電氣工程師千方百計降低發熱量，其次，必須準確的提供發熱量及其分布和時間
接下來，先是計算單位體積的發熱量，據此，選擇適當的散熱方式
散熱方式的首選是自然散熱，如鋁型材翅片散熱器；在絕緣層之間凃硅油并要求金屬件露出本色，等等
發熱量再大，就要強制散熱了。如加風扇。用熱管（有點像空調，把熱量從A處移到B處，這東西不需要額外動力。市場上賣的化凍板差不多就是這玩意）。還有一些用于特殊場合的，如火箭發射時往下掉的，有些就是為了散熱。還有衛星返回艙的表面是特殊材料，他可以起到類似高燒病人敷冰袋、渾身涂酒精的作用。
還有半導體散熱，等等
以上這些都要反復計算，查表，既不能不夠，也不要太富裕，非常麻煩
華為搞得是什么，就不知道了。

看樓下回帖提到仿真等計算
以前的設計中，多數是采用量綱分析+查表（各種手冊）。大致過程是：先弄清熱量及其分布，弄清熱量流動的規律（比如就是幾根翅片支著，其傳熱機理是煙囪效應），也就是現有物理模型；然后查表，找到最符合你的情況的曲線，這很費勁，手冊都非常厚；找到基本的資料后，還要和自己的具體問題比較，當然會有不同的地方。這時利用量綱分析方法，大概意思是按照比例放大，這時需要需要計算各種系數。有時為了有把握，要從幾個角度（幾個方法）去計算，看看算出來的結果有多少差距
仿真等計算，看【14】樓

作者: 風刃 時間: 2019-1-19 08:18
熱力學在精密機械行業里普遍得很，控溫在普通行業里也應用很多，老早就有恒溫車間，恒溫加工恒溫裝配，電主軸加溫控水冷卻很常見，主軸潤滑油、磨加工冷卻液都需要空調制冷，普通三相電機外殼鑄成的形狀也是為了散熱，清洗零件用的水也得精準控溫，磨床床身布局冷卻液流向也可以提高機床精度，我10年前在的那個公司就花十萬塊找大學教授做床身熱傳遞仿真，那個教授說他一年做這方面研究掙100萬很比較輕松
現在大部分設備電氣控制柜也帶空調的，只是很多人覺得搞機械設備的不夠高端

作者: fqbswj1314 時間: 2019-1-19 10:53
化工機械大都是經驗計算，比較粗糙

作者: 帥劍 時間: 2019-1-19 15:51
這個散熱最直觀的就是機房散熱了不是總有新聞報道大的互聯網機房配備中央空調，也可以理解為什么網吧總是這么熱，不僅僅是人多的問題

作者: 未來第一站 時間: 2019-1-19 22:08
有了仿真分析軟件好多了。

作者: 瓢二爺wd 時間: 2019-1-20 07:56
Flotherm ,icepak 了解下，搞熱分析不錯

作者: 瓢二爺wd 時間: 2019-1-20 07:57
Flotherm 了解下，熱仿真分析

作者: 馬俊_CIDzq 時間: 2019-1-20 12:05
學習到了，第一次接觸這方面知識

作者: 2011ayoon 時間: 2019-1-20 12:43
應該華為是在做“膠水”多芯片的封裝吧（類似CPU的多核封裝），不過華為可能是幾個不同功能的封裝

作者: 海邊街道 時間: 2019-1-20 15:42

作者: mwb1017 時間: 2019-1-20 16:30
發熱散熱，必須要嚴重關注

作者: 遠祥 時間: 2019-1-20 20:56
確實的說是產品開發設計工程師。

作者: 前景錢 時間: 2019-1-21 08:05
要好好學習

作者: zmztx 時間: 2019-1-21 08:05
本帖最后由 zmztx 于 2019-1-22 10:42 編輯

有關計算的
手工計算確實費勁，查表是化簡最有效的方法。但存在幾個問題，1）圖表不清楚，從曲線上取值也不準。比如有一本美國軍標匯編，資料很全，特別厚。但因為翻印，圖表有點模糊。從它的圖表中取值不見得準?？蓢鴥染蜎]有這么細致的資料。2）設計時，往往幾個參數是糾纏在一起，參數確定需要多次計算，十分麻煩，機械設計中這種情況幾乎不可避免。
計算，特別是用軟件算，能省很大事。但首先要注意，經過實踐考驗過的設計，必定合理，哪怕是看著不順眼，也不要輕易懷疑。和計算比較起來，計算結果不靠譜的概率更高。這是因為你可能只考慮了幾個因素，而經過驗證的設計，所有因素都得到了驗證，盡管設計者本人也許沒有意識到，甚至是瞎貓碰死耗子。
想擺脫圖表并不容易，可不是沒有可能
這需要專門的實驗和扎實的理論功底，物理-數學要好，不過這工作多數要靠專門的人來做，一線的計人員用人家的結果就成了。就算是這樣，沒有相當的功力也玩不轉。雖然有些軟件可以幫你計算，正式使用前也要看軟件本身水平如何，你的知識能不能讓你用好軟件。這些軟件不可能點一下，結果就能出來。
用計算機輔助計算，能擺脫圖表就擺脫圖表。圖表多數是人算出來的，人家能算，你也能算；另有一部分是試驗得到的。對于試驗得到的曲線，用數學方法能變成經驗公式。
幾個有關聯關系的參數
常常要用優化算法。我覺得優化算法在這里，就是幫你湊數，幾個參數一道湊出來。當什么工具都沒有時，湊數可是費了人勁。有了優化算法，可以由解析關系式通過求解直接計算出來；也可以不直接計算（比如函數關系太復雜，那么就在可行范圍里，選幾個點算算，看看離你的要求差不少。反復迭代，直到滿足要求）。哈工大機床教研室主任孫靖民教授寫的書，非常適合學機械的參考
有一點，計算不要追求絕對準確，做不到。有時你把所有的因素都考慮進去，覺得可能是非常準確了。代價是計算時間增加了很多（幾十倍、幾百倍），而且大大增加了復雜程度，最后一看結果和近似計算誤差不過在3%之內。這還是在一點錯誤不犯的情況下，如果稍微有點錯誤結果差的就遠了，由于計算太復雜，錯誤還不好找。這可不是散布負能量。是很多人的經驗。
仿真，一般是在試驗的基礎上，把動態過程求出來，或者靜態分布。直接計算多。注意，結果是不是可靠
另外，如機床進給系統的熱補償還有另外的思路，先做一個模型（有點像仿真），然后裝上傳感器，實時測量，再利用模型計算，得出進給步長的補償量，目的是提高加工精度。這個相對可靠

作者: 瑞香 時間: 2019-1-21 09:21

zmztx 發表于 2019-1-21 08:05
有關計算的
手工計算確實費勁，查表是化簡最有效的方法。但存在幾個問題，1）圖表不清楚，從曲線上取值也 ...

看著都好深奧，這是一門大學問

作者: wanglin222 時間: 2019-1-21 11:10
我決定實際中其實比較難模擬，而且領導們對熱這個事情根本不重視，在國內做這個路很窄

作者: 孤鷹GE 時間: 2019-1-21 11:26
了解

作者: 未完待續000 時間: 2019-1-22 09:03
學習了

作者: 閑來無視 時間: 2019-1-23 09:16
談下我對散熱的理解:目前我所屬的行業是化工機械行業，經常會運用熱力學的計算，一般都是依據行業內一些經驗系數，行業的經驗熱布局圖，圖表之類去設計，但是普遍上不需要特別精確，所以仿真之類的在普通的行業是不怎么需要用到的；
目前感覺需要精確的了解散熱的有電子芯片行業，高精度加工等等有關系。第一是成本，合理的布局是節省成本的關鍵因素；第二是穩定，國內的很多高精度高速產品為什么不穩定，容易發熱，像小米就有發燒的問題，這和不合理的散熱布局很大關系；
PS:擺脫圖標很難，真心的

作者: Sminlin 時間: 2019-1-23 09:22
最近在學icepak，產品中用到激光，需要做散熱?，F在基本都是按照之前產品的經驗，功率大了，散熱器做大點，風扇轉速提高點，都沒有具體的計算。所以導致樣品會有燒壞的情況。電子，軟件，光學他們都不會去考慮這個的，所以散熱最終還是落到我這個做結構的身上來。

作者: zmztx 時間: 2019-1-23 14:22

閑來無視發表于 2019-1-23 09:16
談下我對散熱的理解:目前我所屬的行業是化工機械行業，經常會運用熱力學的計算，一般都是依據行業內一些經 ...

談下我對散熱的理解:目前我所屬的行業是化工機械行業，經常會運用熱力學的計算，一般都是依據行業內一些經驗系數，行業的經驗熱布局圖，圖表之類去設計，但是普遍上不需要特別精確，所以仿真之類的在普通的行業是不怎么需要用到的；
目前感覺需要精確的了解散熱的有電子芯片行業，高精度加工等等有關系。第一是成本，合理的布局是節省成本的關鍵因素；第二是穩定，國內的很多高精度高速產品為什么不穩定，容易發熱，像小米就有發燒的問題，這和不合理的散熱布局很大關系；
PS:擺脫圖標很難，真心的

化工機械，要學不少化工原理、過程的內容。在機械行業比較特殊
大量涉及流體力學、熱力學。量綱分析主要就用在這些地方
1）擺脫圖標（表）很難
可能我沒有說清楚，擺脫圖表第一步：是把圖表作為圖形，用計算機來顯示。計算機里圖表是數字的，只要分辨率夠，量出數值可以非常準確。而且比紙質印刷的容易多了。我估計你說的不是這個吧，因為很多圖表就是計算機畫出來的。第二步，實現計算機輔助設計。計算機輔助設計也需要往公式里帶入各種系數，比如液體在管道內流動，要計算能頭。如果要準確計算，就要考慮管壁粗糙度，然后就是雷諾系數等等各種麻煩的參數。類似的計算，計算機雖然可以查表（這需要事先做好），但每個表都是有前提條件的，和你的計算不一定一致，要修正；另外就是一條曲線上的數值，先離散化，存到計算機里。用的時候再取出來，再插值。這么麻煩不如直接用曲線方程計算得到數值
2）很多計算，似乎是很精確，其實和實際差距不小。所以不能過度迷信計算。可是出于把重復性的工作交給計算機去做的想法，很多工程計算用計算機來計算，又是必須要實現的。

作者: 專業醬油男 時間: 2019-1-25 15:39
以前聽論壇的大佬概論性的講過行業散熱的問題，確實是個很復雜的系統的問題，需要考慮不僅僅是理論計算，還涉及現場的實際經驗。

作者: ruhua503 時間: 2019-1-27 11:32
說的好，很有心得

作者: 蟈蟈_TLe9l 時間: 2019-4-26 17:47
學到一點新東西

作者: 李非標 時間: 2019-4-29 16:40
牛！

作者: 我不是故意的吖 時間: 2019-6-4 16:19
有道理啊

作者: 臉臉 時間: 2019-6-10 14:39
膜拜一下！

作者: 海峰_mh2K8 時間: 2019-6-18 20:37
學習學習

作者: stc223 時間: 2019-7-27 08:22
頂一個

作者: 泉城風雨 時間: 2019-7-27 09:40
越是精密越是注重散熱，學習了

作者: 摯愛重金屬 時間: 2019-7-27 09:52
其實無外乎從機械結構和外表圖層還有改變環境三個角度出發，要么散熱涂層，要么改變機械結構便于散熱，要么降低周圍環境溫度。當然說起來簡單，但是做起來很費時間的，畢竟很多內容都需要測試，任何測試最后拿出具體參數說話的

作者: 神經仙女z 時間: 2019-7-30 16:07
學習

作者: 逆水行舟一號 時間: 2019-7-30 16:58

作者: 楊凱KTR 時間: 2020-2-9 11:13
機械設計中有三個最高深的東西影響著機器的精度，它們是:熱變形，震動，摩擦。這三個方面是最容易被忽視，但是卻影響著機器的每一個動作，是理想設計和實際效果存在顯著差別的關鍵因素。搞懂這三方面的人都是大師級的?。?！

作者: huxiaohua6140 時間: 2020-2-9 11:42
設計過相機的散熱夾套，冷卻介質是冷空氣，效果達到客戶要求，確實比較麻煩。

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