Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

S – Площадь изотерической поверхности на твёрдом теле. α_к – коэффициент конвективного теплообмена от твердого тела к среде. Представляет собой тепловой поток с единице поверхности твёрдого тела в окружающую среду при разности температур между твердым телом и средой в 1⁰. . α_к – зависимость от физических констант среды.

α_к = f(t₁, t₂, β, λ, C_p, ν, a, q, υ, Ф);

β – коэффициент объемного расширения среды, β = [k^-1].

λ – коэффициент теплопроводности ,

C_p – удельная теплоемкость среды при определённом давлении ,

ν – коэффициент кинематической вязкости среды ,

q – ускорение свободного падения, - температура проводной среды , где р – плотность среды ,

Ф – совокупность параметров, характеризующих форму и поверхность тел, υ – скорость потока жидкости или газа .

Зависимость физических констант среды от температуры t₁ и t₂ и бесконечное разнообразие форм поверхности нагретых тел, исключают возможность получения табличных значений конвективных коэффициентов теплопередачи как термически, так и экспериментальными методами. Поэтому для определения α_к используются основные положения теории подобия: сложные процессы характеризуются не отдельными частными параметрами, а обобщенными, представляющие собой безразмерные комплексы размерных физических величин. Если значение определяемых параметров находится в определённом диапазоне величин, то процессы явлений считаются подобными.

В теории теплообмена используется четыре и более обобщенных параметра (критериев) каждый из которых выражается через определённое количество физических параметров среды. Значение критериев позволяют найти α_к.

Критерии:

1. Критерий Нуссельта. , где L – определяющий геометрический размер тела.

2. Критерий Грасгофа.

3. Критерий Прандтля.

4. Критерий Реймольдса.

Различают следующие виды условий конвективного теплообмена:

1. при естественной конвекции в неограниченном пространстве;

2. при естественной конвекции в ограниченном пространстве;

3. при вынужденной конвекции.

2.4. Передача тепла излучением.

Процесс теплообмена излучением основан на способностях твердых, жидких и газообразных тел излучать и поглощать тепловую энергию в виде электромагнитных волн инфракрасного диапазона.

Для 2^х тел, участвующих во взаимном теплообмене излучением, результирующий тепловой поток определяется соотношением, полученным на основании закона Стефана-Больцмана. Р_л = _лS(t₁ – t₂), где _л – коэффициент теплопередачи излучения. И конвективный и лучевой (излучающий) коэффициенты теплопередачи можно определять по монограммам в книгах. Моделирование процесса теплообмена между конструкциями ЭВТ и средой для меняющихся в широком диапазоне позволило найти аппроксимирующее выражение для _к и _л в виде функций конструктивных параметров по которым построены монограммы.

ЛЕКЦИЯ 9.

2.5. Электротепловая технология.

. С позиции электрических цепей. , ₁→t₁, ₂→t₂, ₁ - ₂ = t₁ - t₂, ;  - проводимость, _Т – коэффициент тепло проводимости. Р_Т→I_э.

Формулы (P_T(1), P_K(2), P_U(3)), устанавливающие зависимость между тепловыми потоками и перепадом, аналогичны закону Ома для электрических цепей. Это позволяет использовать методы и приёмы теории электрических цепей для интерпретации процессов теплообмена. И сравнение соотношений для теплового потока и электрического тока, протекающего через участок электрической цепи, легко установить следующие аналогии:

На основании электротепловой аналогии, процесс теплообмена может быть представлен тепловой схемой, элементами которой являются источники и приёмники тепловой энергии и тепловое сопротивление (проводимость). Каждому узлу тепловой схемы ставится в соответствии температура t.

Переменные величины в тепловой схеме (тепловые потоки и перегревы) подчиняются закону Ома и Кирхгофа для тепловых схем.

На основании этих законов тепловые схемы могут быть преобразованы и упрощены. Тепловые проводимости (сопротивляемости) тепловой схемы определяются следующими соотношениями:

При кондуктивной теплопередачи –

При конвективной теплопередачи тепла –

При передачи тепла излучения –

Таким образом, тепловые проводимости (сопротивления) выражаются через теплофизические параметры, материалы (среды) и геометрические (конструктивные) характеристики нагретых тел.

Три твёрдых пластины соединены между собой. Кондуктивная передачи тепла. Для каждой из зон будет характерна R_T1, R_T2, R_T3. В электрическом виде смотри рисунок.

3. Методы теплового моделирования и расчёты тепловых режимов конструкции ЭВМ.

Исследование теплового режима конструкции ЭВМ состоит в определении температуры в некоторой точке: t_j = t_j(_iP); t_j = t_j(_iP).

В установившимся (стационарном) режиме t_j не зависит от времени , а зависимость t_j = t_j (Р) называют тепловой характеристикой j точки, области конструкции. В общем случае исследование тепловых режимов выполняют в следующем порядке:

1) Определяют класс конструкции и составляют тепловую модель.

2) Реализуют тепловую модель математически и рассчитывают показатели теплового моделирования.

3) Производят оценку точности теплового моделирования.

Тепловую модель конструкции или класса получают в результате анализа конструкций, выделении их теплофизических свойств и идеализации процессов теплообмена.

4. Системы охлаждения конструкции ЭВМ.

4.1. Классификация и эффективность систем охлаждения (СО).

а) классификация.

СО – совокупность устройств и конструктивных элементов, используемых для уменьшения локальных и общих перегревов. СО принято классифицировать по:

• способу передачи тепла;

• виду теплоносителя;

• характеру контакта теплоносителя и источника тепла.

В зависимости от способа передачи тепла и теплоносителя, СО подразделяются на:

• кондуктивные;

• конвективные (воздушные, жидкостные, испарительные);

• комбинированные.

В зависимости от характера контакта теплоносителя и источника тепла, различают СО: прямого и косвенного действия. Кроме того, СО делят на системы:

• общего и локального назначения;

• с замкнутым и разомкнутым циклами.

Кондуктивные СО основаны на контактной передачи тепла, за счёт тепло проводимости (кондукции) конструкции.

СО воздушные разделяются:

• система естественного воздушного охлаждения;

• система принудительного воздушного охлаждения.

Жидкостные и испарительные СО делятся на:

• естественного жидкостного (испарительного) охлаждения;

• системы принудительного жидкостного (испарительного) охлаждения.

Особый класс представляют собой СО основанные на использовании эффекта Пельтье.

б) эффективность.

Может быть оценена таким показателем как поверхностная плотность теплового потока: . Для различных СО плотность теплового потока характеризуется различными величинами.

Характеристика видов СО по плотности теплового потока (g).

4.2. Выбор способа охлаждения на ранних стадиях разработки.

В виду того, что способ (система) охлаждения в значительной мере определяет струкуру конструкции электронно-вычислительного средства уже на ранних стадиях разработки, важно правильно выбрать способ охлаждения, который должен обеспечить нормальный режим охлаждения. Если в выборе способа охлаждения допущена ошибка, то труд большого коллектива разработчиков напрасен, а сроки разработки конструкции и её стоимость существенно возрастут. Поскольку на ранней стадии разработчики располагают минимальной информацией о конструкции, то очевидна ответственность и сложность выбора задачи СО.

Исходными данными для выборы СО служат:

1. Тепловой поток (Р) рассеиваемый конструкцией.

2. Диапазоны возможного изменения температуры окружающей среды

3. Пределы изменения давления окружающей среды H_min и H_max.

4. Доступные рабочие температуры элементов t_эл.

5. Геометрические размеры корпуса конструкции L_xL_yL_z.

6. Коэффициент заполнения конструкции К_з.

7. Время непрерывной работы конструкции .

Перечисленные исходные данные, за исключением К_з, обычно указываются в ТЗ на разработку и являются известными. А К_з может быть выбран на основе опыта конструирования подобных конструкций.

5. Тепловые трубы (ТТ).

Испарительно-конденсационное термическое устройство с использованием капиллярных сил, служащее для передачи тепла и работающее по замкнутому циклу. Конструктивно ТТ представляет собой герметичный объём, ограниченный корпусом трубы. Внутренняя поверхность выложена капиллярной пористой структурой, насыщенная смачиваемой жидкостью.

Характеристики

Список файлов лекций