Pregunta:
¿Cómo determino la resistencia térmica de una caja de metal?
Stephen Collings
2015-02-17 02:34:29 UTC
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Supongamos que tengo un gabinete sellado, digamos este de Hoffman:

La caja mide 16 "x 12" x 6 ", está hecha de acero galvanizado con un espesor de pared de. 0635 "o .0785" (calibre 16 o 14). Estoy planeando poner algunos dispositivos electrónicos en esta caja, que generarán una cantidad arbitraria de calor. ¿Cómo puedo usar esta información para estimar cuánto aire dentro de la caja calentar por encima de la temperatura ambiente fuera de la caja?

Puede usar la forma integral de la ley de Fourier para determinar la tasa de transferencia de calor. $$ \ frac {\ delta Q} {\ delta t} = -k_sA \ frac {\ delta T} {\ delta x} $$ Donde $ Q $ es el flujo de calor, $ t $ es el tiempo, $ -k_s $ es la conductividad térmica de su material, $ A $ es el área de la sección transversal (en su caso, el área de la superficie de cada uno de sus paneles), $ T $ es su cambio de temperatura (interior o exterior) y $ x $ es el grosor de Esto le ayudará a determinar si su caja disipará el calor cuando sepa cuánto calor se genera a partir de los componentes electrónicos.
El acero por sí solo no es un buen aislante, por lo que el calor se transferirá con bastante rapidez. Dicho esto, ¿ha pensado en ventilar el recinto en la parte inferior (con o sin ventilador)? ¿Hay alguna razón por la que deba estar sellado al 100%?
Bueno, es un gabinete NEMA 3R, así que desconfío de perforar agujeros adicionales y perder la calificación ambiental.
sin saber su aplicación específica ... una búsqueda rápida en Google encontró algunos [respiraderos con clasificación NEMA 3R] (https://www.hammfg.com/electrical/products/climate/1481l3r). Acabo de hacer que alguien me construyera un recinto y decidieron ventilarlo con algo similar (mi aplicación es en interiores pero el aire está sucio).
Un problema difícil que depende de muchos detalles que no ha proporcionado. (¿Hay agujeros en la caja, cantidad de calor, orientación, aletas de calor ...) En el pasado, me resultaba más fácil medir el aumento de temperatura en el "peor de los casos".
Dos respuestas:
#1
+6
Floris
2015-02-17 09:33:24 UTC
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Esto dependerá en gran medida del flujo de calor alrededor del recinto. Hay algo llamado factor H que describe las propiedades de transporte de calor entre una superficie y un fluido. El valor de H varía con las propiedades de la superficie y el flujo.

Entonces, para hacer su cálculo, necesita algunas suposiciones diferentes. Simplifiquemos.

1) el aire en la caja se calienta uniformemente 2) el aire fluye alrededor de los cinco lados de la caja de la misma manera; no se produce transferencia de calor a través del fondo

Ahora podemos considerar la caja como una "resistencia térmica" (las paredes) en serie con un disipador de calor (el aire que fluye).

El La resistencia térmica (K / W) de las paredes viene dada por

$$ R = \ frac {t} {kA} $$

Para su caja, t = 1.6 mm, A = 3.4E5 mm $ ^ 2 $, k = 17 K / W, entonces R = 2.8E-4 K / W: las paredes mismas no presentarán mucha resistencia térmica. Así que tenemos que mirar el aire a su alrededor.

El coeficiente de transferencia de calor es una función importante del caudal de aire (¡por eso tiene ventiladores para enfriar!). Supongamos simplemente que hay algo flujo de aire natural, pero no convección forzada. El coeficiente de transferencia de calor estará entonces en el extremo inferior de la escala, o alrededor de 0,5 W / m ^ 2 / K. (Consulte, por ejemplo, esta referencia). Con el área "usada" de la caja de 0.34 m $ ^ 2 $ (12x16 + (12 + 16 + 12 + 16) x6 en $ ^ 2 $), obtienes aproximadamente 1,5 K de aumento de temperatura dentro de la caja por cada Watt de potencia disipado. Un pequeño ventilador en el exterior podría reducirlo fácilmente en un factor 10 ...

Así que para enfatizar el punto explícitamente: este cálculo es conservador y MUY APROXIMADO ; el número calculado puede ser fácilmente un orden de magnitud diferente del número que obtiene cuando construye su caja, porque hay muchos factores que afectarán esto. Controlar el flujo de aire explícitamente (en lugar de depender de "cualquier flujo de aire que se encuentre alrededor") es realmente esencial para obtener cualquier tipo de límites creíbles en su respuesta. Esto se refleja en los comentarios anteriores ...

#2
+1
Stephen Collings
2015-09-15 02:49:29 UTC
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http://www.automationdirect.com/static/specs/encstratusheatexchangers.pdf

De acuerdo con este documento, la transferencia de carga térmica a través de las paredes de un gabinete metálico es estimado en BTU / H como 1.25 x área de superficie (pies cuadrados) x diferencial de temperatura (grados F).

Al convertir a W / degC, obtendría aproximadamente .66 veces el área de superficie de la caja en cuadrados pies, o 7.1 veces el área de superficie en metros cuadrados.

O en grados C / W, eso es 1.52 pies ^ 2, 218.9 pulgadas ^ 2 o .14 m ^ 2. Dividir por la superficie para obtener la resistencia térmica de la caja.



Esta pregunta y respuesta fue traducida automáticamente del idioma inglés.El contenido original está disponible en stackexchange, a quien agradecemos la licencia cc by-sa 3.0 bajo la que se distribuye.
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