对流散热量与流体对流流量、流速、温差间的关系（可能还有没考虑到的物理量）？

Question

有一产品，为了美观（实际耗散功率就3mW）打算将散热片安装在壳内并通过在外壳上打透气孔的方式自然对流散热。

请问，对流散热量与流体对流流量、流速、温差间的关系？最好列出相关公式然后还请注明单位和物理意义。

Answer 1

该回答通过自己思路及引用到GPTᴼᴾᴱᴺᴬᴵ搜索,得到内容具体如下：
对流散热是通过流体对流传递热量的过程。它的大小与多个因素有关，包括流体的流量、流速、温度差以及散热结构的几何形状和表面特性等。以下是对流散热量与这些因素之间的关系和相关公式：

1、 流体对流流量（体积流量）Q：表示单位时间内通过散热结构的流体体积。它的单位是m³/s，可以用以下公式计算：

Q = A * v

其中，A是散热结构的有效截面积，v是流体的平均流速。

2、 流速v：表示流体在散热结构中的平均流速。它的单位是m/s。

3、 温度差ΔT：表示散热结构表面和流体之间的温度差。它的单位是K或°C。

4、 对流散热量Qc：表示单位时间内通过自然对流传递的热量。它的单位是W，可以用以下公式计算：

Qc = h * A * ΔT

其中，h是对流传热系数，它是描述流体对流传递热量能力的参数，单位是W/(m²·K)。A是散热结构的有效表面积。

对于自然对流，传热系数h可以用以下公式计算：

h = Nu * λ / L

其中，Nu是努塞尔数，它是描述流体对流传递热量能力的无量纲参数。λ是流体的热导率，单位是W/(m·K)。L是散热结构的特征长度（例如，散热片的厚度）。

努塞尔数通常通过经验公式计算，例如：对于垂直于平板的自然对流，可以使用以下公式计算Nu：

Nu = 0.68 + (0.67 * Ra / (1 + (0.492 / Pr)^(9/16))^(4/9))

其中，Ra是雷诺数，它是描述流体惯性力和浮力的比值。Pr是普朗特数，它是描述流体动量和热量传递能力比值的参数。它们的计算公式如下：

Ra = g * β * ΔT * L^3 / (ν * α)
Pr = ν / α

其中，g是重力加速度，β是流体的热膨胀系数，ν是流体的运动粘度，α是流体的热扩散系数。

需要注意的是，以上公式和参数是基于常规的自然对流和散热片的几何形状和表面特性等假设的，实际情况可能有所不同。因此，在实际应用中，需要根据具体情况进行实验或模拟验证。

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