Гелль П.П., Иванов-Есипович Н.К. Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры (1984) (1092053), страница 61
Текст из файла (страница 61)
ЗатЕМ ЭадаЮтея ВтерЫМ ЗНЭЧЕНИЕМ тЕМПЕрлтурЫ, повторяют расчет и находят вторую точку характеристики, Третьей точной будет начало координат. Из полученного графика по известной фактической мощности рассеяния находят перегрев кожуха, соответствующий данной мощностн. Таким образом определяется температура кожуха при изпестпой температуре окружающей среды.
Дальнейшая задача сводится к определенвю температуры нагретой зоны по найденной температуре кожуха. С келью упрощения решения копструкпия РВА заменяется ее фн. эи ~сткой моделью, в которой шасси с расположеннымн на нем конст. Рис. 6-15. Схема блока в виде параллелепипеда с горвзонтальным шас- си н его нагретая зона руктивныии элементапи заменяется областью, называемой нагретой зоной. Тепловой харантерисгикой нагретой зоны называется заввсииость среднеповерхноствой теипературы нагретой зоны 1, от мощности тепловых потерь Р, рассеиваемой всеми элеыеитами конструкции, 1, — 1, И Р). Перенос тепловой энергии от нъгретой зоны к кожуху происходит !';;::..:: коввекпией и лучеиспусканием.
При расчете конвектнвнон составляющей надо иметь в виду, что тсплообиен конвекцней внутри бчока происходит в замкнутом пространстве, поэтому расчет должен вестись по формулап, отражающим теплопередачу нонвекцией в замкнутом пространстве, на!,':,'.' пример (6-9). Это выражение учитывает теплопередачу не только за счет конвекции, но и за счет кондукцни Интенсивность теплообиепа излучением вежду деталяии и кожухом зависят от площади и фориы поверхностей, участвующих в тепло- обмене, от взаниного расположения элепентов конструкции, степени "~*',~::: .черноты поверхности шасси, кожуха и других элеиентов. Нагретую зону представляют в виде параллелепипеда, построенного на шасси. Определяющими размерами нагретой зоны являются исходные разиеры шасси 1~ и 1з и высота зоны й„(рис.
6-!6), определяемая по фориуле йв йэт + йзэ + (ш (6-38) где йп — часть нагретой воны„расположенная над шасси: Ь,з — часть нагретой эолы, расположенная под шасси; 1 — толщина шасси Блок-параллелепипед с вертнкальным шасси, цилиндрический блок и ссютветствуюшве им нагретые зоны представлены на рис. 6-16 и 6-17. Геомстрнческпе разиеры (ы, и й.з определяются по форыуле л ч', )гу "вгчч ~' , 1 = 1, 2, (6-39) с 3(з .Рвс. 6-!6. Схема блока в виде параллелепипеда с вертикальным шасси н его нагретая зона где гг — объем 1-го элемента констРУкцив в г-м отсеке блона; и; — чис. ло элементов в йм отсеке блока, Нагретая зона делит объем фазической модели блока на несколько частей.
В каждой части характер теплообмена разлвчен в заввсимости от ориентации поверхностей. Обозначим объем над нагретой зоной цифрой 1 и всем параметрам, характеризующим этот обт:ем, будет присваи. вать индекс 1. Объем под нагретой зоной обозначим цифрой 2, 3-й областью назовем объем нагретой зоны, а 4-й — объем между нагретой зоной и боковыми поверхностями кожуха. Иэ полученного ранее выражения (6-28) определяют температуру нагретой воны йн з из выражения (6-29) — температуру кожуха бч Рис, 6-17, Схема цилиндрического блока с горизонтальным шасси н его нагретая зона 316 дня блоков с вертикальным шасси Ат+ йа Кл=йх+гхлтг Кз=й, +алл, К,= 2 + млз ° Рассчнтать коэффициенты теплопередачи можно, используя выраже. ние (6-9): йт = 1У ~6,25 — 5,25 (1 + †) ~ Х 114 4 Г )40,243в (Л'8 ) 1/ " " 1=1, 2, й где дг= 1,3 и дг= 1 для горизонтального и вертикального шасси соответ.
стасика; 1=1 1л(з. Расчет тепловой характеристики блока проводится методоы последовательного приблигкення. Исходя из реальной конструкции рассчвты. вают условную нагретую зону. Задаются температурой условной нагретой зоны, находят перегрев нагретой эоны относительно окружавшей среды 61., рассчитывают все тепловые проводимости участков от зоны к кожуху и от кожухов к среде. При расчете в первом приближении можно нспользонать выражение длн ориентировочного определения тепловой проводимоств участка от нагретой зоны к кожуху оа = 23 (Ег — 21.4) (Ел — 264).
По формуле Р=а(1,— В) находят мощность Рь В координатах (1,— 1„; Р) получают одну точку, соответствующую принятому перегреву бг„гг найденной мощности Рг. Далее задаются другим значением перегрева нагретой зоны ц(лз и определяют Рз. Получают вторую точку на тепловой характеристике. Третьей точкой будет начало коордннат. По трем точкам строят тепловую характеристнку, и из нее находят перегрев нагретой зоны при заданной мощности, рассеиваемой блоком. Вели в результате расчета тепловой характеристики получен перегрев нагретой зоны, превышающий допустимый, то решают вопрос об изменении конструкцни блока (введение перфорации, жалюзи) либо системы охлаждения (принудительное перемешивание воздуха внутри блана, принуднтельное охлаждение). Пример расчета тепловой характеристика блока при естественной конвекцни.
Исходные данные Блок изготовлен в форме прямоугольного параллелепипеда. Габарыты блока: длина Ег=319 мм, ширина 64=258 мм, высота Ел= 194 мм. Размеры насев 1, и 1, равны внутренним разлгералг кожуха блока. Шассв расположена в блоке горизонтально. !'асстояние от верхней стенки кожуха до нагретой зоны дг =40 млг, от нижней стенки до шассн — Аз=20 мм. Высота нагретой зоны 5.=-30 мм, толщина стенок кожуха Ел=2 мм. Все внутренние и наружные поверхности блока окрашены черной глифталезой эмалью, стегень черноты которой в=0,92. Температура округкающей среды 1, =-20 С, Мощность, потребляемая блоком от сети, Р=130 Вт.
Решен ив. 1. Предварительна рассчитаем геометрические размеры блока. Плогцадь крышки (дна) кожуха блока 8в = Югг =- Ел).г =- О, 319 0,258 = 0,082 мз. Площадь боковой поверхгюсти блока 318 2ЕД = 2 0,002) Х Зщ — — 2йх ((ч + Ез — 45а) + (Ет — 2(ч) (!.,— 2 0,040 (О,З!9+ 0,258 — 4 0,002) + (0,319— Х (0,258 — 2.0.002) = О,!26 мз; Зи, = 2 0,020. (0,319+ 0,258 — 4.0,002) + + (0,319 — 2 0,002).(0,258 — 2 0,002) = 0,103 мз. Плошадь поверхности нагретой зоны в области 2 .Ягз — — Ьз 2 (1х + гз) = О, 130 2 (О, 135 + 0,254) = О, ! 48 мз.
$,::." Определяем по формуле (6-!4) првведенную степень черноты нагретой зоны е„в обчастях ! и 2 1 епз— = 0,87; ! Ф:::::: — +~ — -') — ' По формуле (6-40) определяем степень черноты нагретой зоны в )."::,;:."-;.. области 2 епз = 0,87 0,865 =- 0,75. 2. Используя формулу для ориентировочного оп '*'~","., вой проводимости участка от нагретой воны к кожух .:,~: в первом прнближенви о! =- 23(1 — 2!м)(Š— 25 ) = 23 (0,319 — 2 0,002) Х !а)гф Х (0,258 — 2 0,002) = 1,84 Вт/К. 3. Задаемся перегревом кожуха 0=-10'С; при :.',~!;"'-,'!;::кожуха будет 1,=30 С. Определяющая температур 4.
По формуле (6-7) находим конвектнвные коэффициенты тепло- ~~,,'!:,,~,' отдачи врехией (а„..), нижней (акв) и боковой (а,г.е) поверхности козе~"'-' лгуха. Определяющий размер для верхней и нижней стенок кожуха )ч= =0,258 м. Необходимое для вычислений значение А, находим из следующих данных для воздуха: ределенвя теплоу, определяем ог этом температура а 1~= (Гв ИГ,) 2 Зп = йа г (?.! + 1.,) - О,!94 2.(О,З!9 + 0,258) = 0,339 з. Размеры шасси: 1х = Е! — 2(ч = О, 3 !9 — 2 0,002 = 0,315 м; 1, = 0з — 25з = 0,258 — 2 0,002 = 0,25! и. Площадь поверхности нагретой воны в областн 1 и 2 (верхняя и нижняя области на рис.
6-15) Зм = Язз = 1т(з = 0,315 0,254 = О, 080 мз '.) -. Площадь поверхности внутренней части кожуха в области ! и 2 319 20 1,24 /,'-'С... РО 0, .... !44! ,и/ к! 4.30/ 0/ 4.34/ к/ к/ ,к/ 4Д2! ,к/ »0 / .к/ Для /0,=25'С А,=-1,37 Вт/(мт/4.К"4),' при этом /30 — 20 т 4/4 4224 = 1,3 1,37. ( ~ =4,4 Вт/(мк К); 0,258 ~ /30 — 20 ч 4!4 цк»=0,7.1,37~ ~ 2,39Вт/(мз К). к.к — ' ~ 0 2,28 Опредсля2»щнй Размер для боковых поверхностей ь4=0,194 и; прн этом ~30 — 20 14/4 цкп= 1.37~ ~ =3,? Вт/(мд ° К).
'( 0,194 ~ 5. По формуле (6-16) рассчитываем козффпциент лучеиспускаввя ко2куха, Найден значение функция температуры /(/24 /с) = 5.67 Г 30+273!4 /20+273~4 !00 / ! !00 30 — 20 = 6,05 Вт/(мз 5 В при этом ц„=0,92 6,05=5,5? Вт/(мд К). 6. Найдем полные коэффициенты теплоотдачи с поверхностей кожуха 2 аэ — — сск.»+ сзл = 4,44+5,57 = 10,01 Вт/(мэ К), с"к = 4хкд4 + 4хл — — 2339 + 5.
57 = 7,96 Вт/(м". К); с'о = с2к.п + гхл = 3. 7+ 5 57 = 9,27 Вт/(мз К) . 7. Используя формулу (6-36), находим тепловую проводимость консула а» = — 10,01 0,082+ 7,96 0,082+ 9,27 0,339 = 4,61 Вт/К. 8. По формуле (6-30) определяем температуру нагретой зовы 4,61 ! /'=20+(30 — 20) ~1+ ' )=-55,2'С. 1,84 / 9. Из уравнения (6-29) находим мощность, рассеиваему2О в блоке, Р = а„(/» — /с) = 4.61 (30 — 20) = 46 Вт. На этом заканчивается расчет в первом прнблинсении. 1О.
Определим более точно величину а,. По формуле (6 9) находим конвектввную составляющую коэффициента теплопередачи в верхней области /: 4=4 4 4, ! 0,340 0,204 =Од» /2» = (5522 + 30): 2 = 42 5 С1 ч,у/, -~„ й, = /У/ ~ ~ ) Аэ ~/ 3начення Аэ для воздуха: 1 „ 'С . . . 0 50 100 200 Аэ , . . . 0,63 0,58 0,56 0,44 По графику (рнс. 6-18) найдем значение функции /(6/1) для йш =0040 м (в нашем случае 8~=6): й,/1=0040/0282=0,142; этому аргУ.
енту соответствует /э=2,1; при этом 4 /-55,2 — 30 /гг = 1,3 2,1 0,59 ) / 8,05 Вт/(мэ К). 0,040 Вследствие того что шасси расположено горизонтально, й,=й~ -')!~ 8,05 Вт/(и'К). В табл. П3-3 находим теплопроводность воздуха н по формуле (6-41) вычисляем 2,76 10-э /г, = = 1,38 Вт/(мэ К). 0,020 11. Определим лучистую составляющую коэффицнента теплопередачи для областей 1, 2 и для воздушного зазора между боковой поверхностью нагретой зоны и кожухом. Согласно формуле (6-17) найдем значение функции / 55 2 + 273 14 /30 + 273 )з /(/з ° /к) = 5 67' 55 — 30 = 7,12 Вт/(мз К)! п„г = 0,87 7, 12 = 6, 19 Вт/(м' К); Ф~*'.":" ал„= 0 752.7 12 = 5 34 Вт/(мэ К); г,':,.'.'1. олв =0 865'7.12= 6,12 Вт/(мэ К).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
