Григорьев В.А., Зорина В.М. - Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник (1982) (1062114), страница 84
Текст из файла (страница 84)
58) «е «е (ео) «, = «, (р), 0) д) Рис. 5.15. Тепловые модели электронной аппаратуры в герметичном корпусе. зрвд 00 00 00 00 «0 30 00 гб йб 10 10 турай среды представим в следующем виде: (з — (ж = ((з — (и) + (1» — (ж) (5 55) Второе слагаемое в правой части (5.55) было получено ранее (5.52), чта позволяет сиеста задачу к расчету Л(з.и = (а (и (5.55) где Ы».» — разность температур между средними поверхиостнымя температурами нагретой зоны и корпуса; 1, — средняя поверхностная температура нагретой зоны.
Исходными данными для расчета являются: геометрические размеры корпуса Ль Ег, Ь и нагретой зоны 1, «о Й; мощность 1г действующих в аппаратуре источников теплоты, коэффициент теплового излучения внутренней поверхности корпуса е» и нагретой зоны ец температура среды давление р в аппаратуре, температура 1» карп а. ,азиость температур 51».» можно определить по формуле В формуле (5.57) каждый нз сомножителей правой части является функцией одного аргумента, а именна: где д=»г/и"» — плотность теплового потока с поверхности нагретой зоны; 1=-~ 1»).ив уурмяелеяяа козффиг(иаитныл методов уг угу г дд '42 721 Уд пп л 12 у,п г 'Поз 22 Бг Пгу фгт О)П!)д уг 1! 2 1,д п,п п,п Ооудг П 4ол гз уг 11 у'и У 1П ~п уг $о ~п Пь фу 121 1П ап пп фп !(7 ууг 1,1 1,П г(д у 11 уга Од п,п Оо по ух пп гп га 1П гх гп уп 01 'пяп~пп!(7йпфдгп 51 пг пуйРаподпу П уоа гПП гпо 4оа Ппп Пда Пг/л Рис.
5.16. Графики для расчета среднего поверхностного перегрева 51»я нагретой зоны над корпусом. размер основания приведенной нагретой зоны; Ь»= Уоу У»» — ковффициент заполнения Ь вЂ” 12» аппаратуры; Ь2 — — высота воздуш- 2 ного зазора; Ь вЂ” высота аппаратуры (длина ребра корпуса, перпендикулярного основанию нагретой зоны); е — приведенный ко. эффициент теплового излучения системы зона в корпус; (ч и 5»вЂ размеры сторон корпуса, параллельных основанию нагретой зоны; Ул — объем, занимаемый деталями, шасси или платами; У»» — объем пустого корпуса аппаратуры; Ь.=ЬЬ» — высота приведенной нагретой зоны; Р,=21(!+2Ь,).
Приведенный коэффициент теплового излучения определяется по формуле (5.39). Для определения входящих в формулы (5.56) параметров построены три серии расчетных графиков (рис. 5.16 — 5.18) (9). Индексы ег» и яв» на графиках означают соответственно горизонтальное и вертикальное расположение зоны. ' Функция Ь2 определяется по одной из следующих формул: ЬЯ = 1,16 — 0,4.10-»1и для р = 0,0395 —; 0,2 МПа; (5.
59а) огпу пп пд йу йг оу фзп П уда гПП ППП ЯПП Гоо ППП Угу ' Рнс. 5.17. Графики для расчета среднего поверхностного перегрева Ь!» » нагретой эоны над корпусом. Аг = 1,24 — 0 57'1О Я!и дая р = 0,00066 —: 0,0395 МПа. (5.596) Зависимости (5.59) справедливы при температуре корпуса 10<1»<100'С. Максимальная относительная погрешность рассчитанных значений перегревов нагретой зоны по сравнению с экспериментальными данными не превышает 25тю ал.т. темпеРАтуРнОе поле АппАРАтуРы клссетнон констгукцни с ГЕРМЕТИЧНЫМ КОРПУСОМ Кассетные конструкции аппаратуры чаще всего применяются прн проектировании устройств на навесных элементах, микро- модулях и интегральных схемах, которые располагаются на одинаковых монтажных платах (кассетах) с одной нлн обеих сторон.
Различают следующие группы аппаратуры в зависимости от условий передачи теплоты от нагретой зоны. Группа А. Между нагретой зоной и герметичным корпусом имеются зазоры; сквозная циркуляция газа между кассета- Равд. 5 Теллообмен э радиоэлектронной оннаратуре 298 У,(„. У,Р РРРз 4( г Р Г 5Р Р,Р йг (5. 60) УРР гРР УРР 4РР РРР Рг/и Х Рис. 5.18. Графики для расчета среднего поверхностного перегрева А)г.г нагретой эоны над корпусом. ми отсутствует. Основные механизмы переноса теплоты от центральных частей нагретой зоны к ее периферии — теплапроводность через твердые части конструкции, а также теплопроводность и излучение в газовых зазорах между ними.
В зазорах между нагретой зоной и корпусом, заполненных воздухом, развивается свободная конвеэция, Иногда зти зазоры, а также пространство между монтажными платами могут быть залиты компаундом для увеличения вибростойкости конструкции. К группе А можно отнести все РЭА, нагретая зона котормх образована совокупностью горизонтально ориентированных кассет.
К этой же группе относится аппаратура с нагретой зоной, составленной из вертикально ориентированных кассет, если выполнено хотя бы одна из следующих условий: 1) толщина среднего зазора между поверхностью деталей и соседней кассетной не превышает (2-: 3) ° !О-гм; 2) отсутствует гравитация; 3) давление внутри аппаратуры менее 0,0013 МПа. У аппаратуры группы А при равномерном распределении мощности источников по обьему нагретой зоны максимальное значение температуры Гг пряходится на ее центральную область.
Если известны перегревы по отношению к окружающей среде центральной точки аппаратуры Ое и поверх- ности нагретой зоны О„ та перегрев в лю- бой точке О, может быть оценен по фор- муле (!у ~э О,=-О,— (О,— Оэ)! — ), [,(у~' где !! — расстояние от центра параллелепипеда до точки (; г.г — расстояние от центра параллелепипеда до его поверхности по прямой, проходящей через точку (. Перегрев О, может быть найден по формулам (5.55) и (5.56). Задача сводится к расчету перегрева Ог Исходные данные для расчета: мощность действующвх в аппаратуйе источнккав теплоты Гй; габаритные размеры нагретой зоны РЭА (.м Ьг, А;, количество монтажных плат т; высота монтажной платы Ьг', количество модулей на платах вдоль координатных осей х и з; т, т;, габаритные размеры г-го модуля !хо Лхг, Ахб коэффициенты теплопровадности монтажной платы и модули вдоль аси у,Х„ Л „; средняя температура нагретой зоны Г,.
Температура в центре нагретой зоны определяегсв па-формуле[9) Гэ г кахой Хух (ь йь (ь йг й . (5.61) у г у х у Каждый сомножитель правой части уравнения (5.61) представляет собой функцию одного аргумента, условное обозначение которого совпадает с индексом сомножителя. В формуле (5.6!) о !2(Рг — плотность теплового потока с поверхности нагретой зоны; Рз 2[(х(г+Ег((г+(г)); !и("гх 1) "м(ш ' !) Ах !м Ау йп "м Ам Ояг !) лг = Ам — концентрации элементов соответственно по асям х, у, х; ( — высота нагретой зоны.
Для определения сомножителей правой части (5.61) построены две серии графиков (рис. 5.19, 5.20). Функция й~ определяется по одной нз следующих формул: йг =- 0,41+ 0,017(э для !е = 20 . Я)гС1 (5.62а) йг = 0,34+ 0,95 10 8 1~ для (~=50 . 90'С. (5. 626) Максимальная относительная погрешность вычислений температуры в центре нагретой зоны по сравнению с экспериментальными даниымя не превышает 30уг. В формуле (5.61) содержатся такие параметры, которые должны быть известны конструктору, кроме одного Х „— коэффициента теплопроводности модуля по оси у. При расчетах было сделано предположение, что к„=).х„т.
е. коэффициенты Применение коэффициенгныг методов 299 $ 5.4 гк бо Я о вв с(в го г вг/~» в) вар огвн 'к, дс;,,», с вв сис Рис. 5.21. Различные тепловые модели аппаратуры группы Б. с)+ав возов вв г,о уо кк,кг Ф в воо в о вв зо фв н вв вв(в ов ввьс(нво в гоо гоовг!нг Рис. 5,19. Графики для расчета температуры Со в центре нагретой зоны (20жгк» ~50'С). теплопроводности модуля в направлении осей х и а одинаковы.
Значение знэ определяется внутренним устройствам модуля. Общий метод его расчета приведен в (91 Например, для стандартного микромодуля этажерочного типа с тремя керамическими галетами Хит=3,9 Вт/(м К) (101. Группа Б. Сюда относятся все РЭА, нагретая зона которых образована системой вертикально ориентированных кассет. При этом предполагается, что существует гравитация, средний поперечяый зазор между поверхностями деталей и соседней кассетой превышает (2 —:3) 1О-з и, давление газа внутри аппаратуры более 0,0013 МПа. В зазорах между кассетами, а также меж.
ду нагретой зоной и герметичным либо перфорированным корпусом — теплообмен за счет конвекции. Наряду с этим теплопередача в аппаратуре осуществляется излучением через зазоры и теплопроводнастью по твердым частям конструкции нагретой зоны, «в ф увугу(к в) в оов вво вов оовогсл Рис. 5.20. Графики для расчета температуры Сэ в центре нагретой зовы (50мвк.м ж90'С). На рис. 5.2!,а схематически изображена конструкция рассматриваемой аппаратуры, а иа рис. 5.21,б, э — ее тепловая модель, в которой реальные платы с функциональными узламн и навесным монга>ком заменены эквивалентными гладкими пластинами.
Здесь приводится схема расчета максимальнога перегрева Оо=со — Сн в центральной области аппаратуры, среднего перегрева О,=О,— Сн всех поверхностей платы, обращенных друг к другу, среднего перегрева Ок си †торцов плат и их по. верхиостей, обращенных к корпусу, а также пеРепада темпеРатУР Агнмы междУ центральной областью аппаратуры и серединой торца крайней платы. При этом счнтается, что все внутренние и наружные поверхности аппаратуры, а также поверхности функциональных узлов или деталей покрыты красками, коэффициент теплового излучения которых е)0,9 (эмалевые, нитроэмалевые краски, лаки различного цвета).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
