disipación de calor en vatios de equipo en una caja

Su problema aquí es que está viendo la parte incorrecta de la ecuación térmica. La disipación de calor de una caja metálica calentada está dominada por la resistencia térmica de la interfaz metal/aire, no por la conductividad térmica de la caja en sí. Caracterizar la resistencia térmica de esa interfaz será difícil sin tomar muchas más medidas.

Desde una perspectiva práctica, la solución más sencilla será sobredimensionar el calefactor y utilizar un termostato para mantener el recinto a la temperatura deseada; esto hará que el tamaño exacto del calefactor no sea importante y también significará que la temperatura se mantendrá estable incluso cuando cambia la temperatura ambiente.

La conductividad térmica de las paredes de aluminio tiene muy poco que ver con el problema (la impedancia térmica de las paredes probablemente sea insignificante). Esta es una pregunta sobre las propiedades térmicas de una caja rectangular bajo convección libre en el campo de la gravedad. Tal como está formulado, el problema no tiene una solución fácil y necesita la participación de CFD - dinámica de fluidos computacional. El resultado dependerá de la orientación de la caja y de si el aire ambiente está quieto o en movimiento. Hay una gran cantidad de artículos de ingeniería para evaluar los regímenes térmicos de los recintos, como este , aunque no tiene ni idea (el espacio entre las aletas es demasiado pequeño para que se desarrolle una buena convección natural).

Aquí hay un mejor artículo sobre cómo acceder a la transferencia de calor a través de un gabinete electrónico sellado herméticamente, aquí está el esquema general de los componentes problemáticos,

En el lado externo, debe tener en cuenta la convección natural alrededor de las superficies verticales del recinto, desde las superficies horizontales superior e inferior (las propiedades de transferencia son diferentes en los tres casos) y el intercambio radiativo. Para la convección interna, los mismos factores están funcionando y también necesitan cálculos/estimaciones. Por lo tanto, hay muchos factores involucrados, y solo son posibles estimaciones aproximadas.

Está utilizando las temperaturas incorrectas en su ecuación y la ecuación completamente incorrecta. Para que esa ecuación funcione, debe medir la temperatura de las superficies de aluminio internas y externas, no la temperatura del aire. Pero dado el diferencial muy bajo allí, ese ejercicio no tendría sentido.

Como aproximación de primer orden, simplemente puede calcular la disipación de un bloque de material con un diferencial de 10 grados y la misma área de superficie de la caja. La ecuación es muy similar, pero el factor importante no es la conductividad térmica de la caja sino el coeficiente de convección de calor del aire y el área de superficie total.

$T_s$es la temperatura superficial,$T_a$la temperatura del aire exterior, y A la superficie total. Para un diferencial de temperatura pequeño y aire quieto h puede ser tan bajo como$10 W/(m^2 K)$

Pero si usa la temperatura del aire, esta es una estimación bruta, ya que ignora que la temperatura interna también debe acoplarse desde el aire a la caja, y que parte del calor también se irradia.

Lo haría mejor si mide directamente la temperatura de la superficie de la caja.

Pero en tu aplicación yo haría dos cosas:

1. Agregue un poco de aislamiento de espuma no inflamable en el interior de la caja. Incluso unos pocos milímetros cubriendo las superficies internas serían de gran ayuda.
2. Si eso no es suficiente, agregue una resistencia para disipar algunos vatios adicionales.

Podría ahorrarse algo de tiempo si simplemente experimenta con un par de niveles de potencia conocidos (un par de resistencias y una fuente de alimentación) y calcula directamente el coeficiente de transferencia de calor aire a aire para su caja específica.

Si desea regular la temperatura y necesita relativamente poca energía, puede usar directamente un termistor de coeficiente de temperatura positivo. O puede acoplar un termistor con un transistor para aumentar la disipación.