以ZF21机构柜为例进行加热器功率计算.docx

以 ZF21 机构柜为例进行加热器功率计算一、计算条件：1. ZF21-126的CB单独机构柜体尺寸：长X深X高=0.61mX0.58mX1.39m；2. CB单独机构柜内使用元件需要保持在-20°C以上（机构-35°C、二 次元件-20C、低温电缆-25C）；3•假定环境极端最低温度-40C；二、计算公式的确定威图计算柜体制冷功率时的经验公式：QE二QV-kXAXAt其中： QE 为空调功率（ W）QV 为柜体内部总耗散（ W）K 为热传导系数（ W/ m2 k ），钢板为5 . 5 W/m2k△t 为柜体内外温差A为柜体散热的经验面积CB单独机构柜，按照四周为 空来计算，其经验值A=1.8X高X（宽+深）+l.4X宽X深 =1.8X1.39X（0.61＋0.58） +1.4X0.61X0.58=3.4727 m2 根据上述经验计算公式，结合 CB 单独机构柜实际情况，可以认 为：QV约为0, QE为加热器功率，kXAXAt为柜体的散热功率 那么，可以认为加热器的加热功率QE,应该等于柜体的散热功率k XAXAto于是，可以得出CB单独机构柜的加热功率计算公式：QE=kXAX^t三、加热功率计算当环境最低温度按照-40°C时计算，要保持CB单独机构柜内不低 于-20C，才能保证其内的机构和元件正常工作，则△ t=20K。

那么， CB 单独机构柜内部加热器的功率：QE= kXAX^t=5.5 W/m2k X 3.4727 m2 X 20 k=382W四、不同加热器组合的计算分析方案一 采用2个30W常投加热器、2个200W的加热器1.1仅2个30W投入，可以产生温升△t= QE/ kA=60/(5.5X3.4727)K=3.14K1.2 4个加热器均正常使用，则可以产生温升△t= QE/ kA=460/(5.5X3.4727)K=24K产品可以在-44C ((-20-24)C )的环境下运行1.3若假定其中一个200W加热器发生故障则可以产生温升:△t= QE/ kA=260/(5.5X3.4727) K=13.6K产品可以在-33.6C ((-20-13.6)C )的环境下运行方案二 若 CB 单独机构柜体采用 2 个 50W 常投加热器，2 个200W的加热器2.1仅2个50W投入，可以产生温升△t= QE/ kA=100/(5.5X3.4727) K=5.24K2.2 4个加热器均正常使用，则可以产生温升△t= QE/ kA=500/(5.5X3.4727) K=26.2K产品可以在-46.2C ((-20-26.2)C )的环境下运行。

2.3 若假定其中一个 200W 加热器发生故障则可以产生温升:△t= QE/ kA=300/ (5.5X3.4727)K=15.7K产品可以在(-20-15.7)°C=-35.7°C的环境下运行方案三 若 CB 单独机构柜体采用 2 个 30W 常投加热器，2 个 300W 的加热器3.1 仅 2 个 30W 投入，可以产生温升△t= QE/ kA=60/(5.5X 3.4727) K=3.14K3.2 4 个加热器均正常使用，则可以产生温升△t= QE/ kA=660/(5.5X 3.4727) K=34.6K产品可以在-54.6C ((-20-34.6)°C )的环境下运行3.3 若假定其中一个 300W 加热器发生故障则可以产生温升:△t= QE/ kA=360/(5.5X 3.4727) K=18.8K产品可以在(-20-18.8)°C=-38.8°C的环境下运行方案四 若 CB 单独机构柜体采用 2 个 50W 常投加热器，2 个 300W 的加热器3.1 仅 2 个 50W 投入，可以产生温升△t= QE/ kA=100/(5.5X 3.4727) K=5.24K3.2 4 个加热器均正常使用，则可以产生温升△t= QE/ kA=700/(5.5X 3.4727) K=36.6K产品可以在-56.6°C ((-20-36.6)°C )的环境下运行。

3.3 若假定其中一个 300W 加热器发生故障则可以产生温升:△t= QE/ kA=400/(5.5X 3.4727) K=20.9K产品可以在（-20-20.9）°C=-40.9°C的环境下运行五、结论若选择方案一（2个30W、2个200W）：若加热器均正常工作, 产品可以满足-44C的运行；若1个200W的低温加热器故障，产品 可以满足-33.6C的运行若选择方案二（2个50W、2个200W）：若加热器均正常工作, 产品可以满足-46.2C的运行；若1个200W的低温加热器故障，产品 可以满足-35.7C的运行若选择方案三（2个30W、2个300W）：若加热器均正常工作, 产品可以满足-54.6C的运行；若1个200W的低温加热器故障，产品 可以满足-38.8C的运行若选择方案四（2个50W、2个300W）：若加热器均正常工作, 产品可以满足-56.6C的运行；若1个200W的低温加热器故障，产品 可以满足-40.9C的运行一般来说：在极端低温-40 C的地区，极端低温出现的情况较少 见，且出现的持续时间较短，可以按照-35 C的持续低温进行考虑 那么，在大部分情况下，选择方案二就可以满足设备的运行。

另，因一般的不锈钢热传导系数比钢小一些，在用不锈钢柜体时 可以按照钢柜体的加热器组合进行设计同理，小机构在30W+50W的加热器同时启动时的温升可按如下计算：(按无L板时的FES 宽=0.54m、深=0.29m、高=0.315m)A=1.8X 高X (宽 + 深)+l.4X 宽X深=1.8X0.315X (0.54+0.29) + 1.4X0.54X0.29^0.69 m2温升At = QE/( kX A)=80W/(5.5 W/m2kX0.69 m2)~21°C若小机构只启动 30W的常投加热器则温升△ t = QE/( k XA)=30W/(5.5 W/m2kX0.69 m2)~7.9C若小机构只启动了 50W的加热器则温升厶t = QE/( k XA)=50W/(5.5 W/m2kX0.69 m2)~13°C同理， LCP 柜体在 30W+30W+150W 的加热器同时启动时的温升可按如下计算：(宽=1.15m、深二0.8m、高=1.85m)A=1.8X 高X (宽 + 深)+1.4X 宽X深=1.8X1.85X (1.15+0.8)+ 1.4X1.15X0.8^7.7815 m2温升At = QE/( kXA)=210W/(5.5 W/m2kX 7.7815 m2)~4.9°C 其中： QE 为加热器功率( W)K为热传导系数(W/m2k)，钢板为5.5 W/m2k (不锈钢稍小于5.5 W/m2k)△t为柜体内外温差。

A 为柜体散热的经验面积。