Гелль П.П., Иванов-Есипович Н.К. Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры (1984) (1092053), страница 63
Текст из файла (страница 63)
рис. 6-19). В установившемся режиме расход воздуха через любые .~~:. '„сечения кожуха и шасси одинаков: О--О,=О =О,. Фй ', За начальный уровень отсчета давлений принимается '="~ Ф уровень, проходящий через середину отверстий 1. Наруж- -'.,-"';. '-',',:, ное избыточное давление воздуха относительно этого уровня Н,=-О, а внутри нижнего отсека Нь Тогда напор в отверстии 1 будет ДН, =- Н,.— Н, = — П,. Давление воздуха внутри блока па уровне отверстий 2 .': относительно уровня отсчета Н„=-Н,— й,р,— Ӓ́— й,р„ где 16 и 82 — расстояние от шасси до вующего отверстия 1 и 2.
Давление воздуха снаружи блока стий 2 середины соответатна уровне отвер- (6-65) а1 + «2 а1 ас 6 = 61 = 31 р, Т, р, )Г2д (6-71) В результате преобразовании системы уравнений (6.45)', (6-48), (6-53), (6-57) получаем уравнения для практических расчетов; Нсс =- () — (81 +йс) Рс =- — (111 + йс) Рс Напор в отверстии 2 йН2--. Нсс — Нсс = Н1 — Р181 — 511ш — 122Р2+(81+ йс) Рс (6-66) Сгруппируем все перепады давлений в левую часть. С учетом того что Н, = — ЛН1, получим йН1 + йН2+ йНш =- (81 + йс) Рс — й1 Р1 — 112 Р2 (6.67) Масса воздуха, проходяшего в единицу времени через нижние отверстия шасси и верхние отверстия, одинакова, поэтому 8 Р1)'Р,Ь~' =82Р2)1'Р2ЛН =-З Р 3'Р Ы~ . Приравнивая попарно и возводя в квадрат, получим Фсрс/ Р2 * Фшнш1 Р1 Вырааим плотность воадуха в области 1 и 2 чсреа абсолютную температуру: т т.
~1 2 Подставим ЛН2 и ЛН в (6-67) с учетом (6-68) и (6-69)'. 2 (а1+ ш ~1 ~2 Подставив (6-70) в (6-59), получим расход воздуха через блок 1) а)т1 — 61, +0= 0; (6-72) Значение и ирн Од, равном :э ~ ам Эеюм жалюзи 15 0,27 0,18 0,23 0,39 0,33 45 0,54 0,45 0,50 0,60 0,54 0.64 0,62 0,62 здесь а = 2(ом+ Яиа) — — "(она+ Яае — оат — оиа)' 6 = (2+ м1А, + А,— В(Я„+Яма — ߄— Я,а) + у" ' (3 аиа 3 )1. Ь =- ВА, + (А — (Яиа + Зна) И(,; ~иа Савин Ф!';.. 2) 1 = 17 — — '" 1;1 (6-73) оиа 3) (и =" Г (Фа — (о) + (сад + авиа) 1а — 3аа (а ) ° (6-74) Заа 1 аа Система уравнений (6-71) — (6-74) позволяет рассчитать тепловые характеристики 1,(Р) и 1,(Р). Для этого необхо. димо знать расход воздуха 6, коэффициент расхода 14 и коэффициент теплоотдачи са, а также уточнить расстояния %:.1. Л| и й, Коэффициент расхода 11 зависит от конфигураций отверстий, размеров и типа жалюзи.
В табл. 6-3 приведены Таблица б-3 Зависимость коэффициента 1а от Ь/1 и Р значения р при различа ных отношениях ширины жалюзи к его длине Ь/1 и углах открытия (1. Коэффициент теплоотдачи а 0 внутри перфорированно- 0 го кожуха приближенно г может быть представлен 000 а00 000 0000 ' как функция отношения 11 К МаСсе воздуха с1а, ЗаРвс. 0-20. Зависимость а=/(О/01) полняющего блок при температуре йь Эта зависимость представлена на рис.
6-20. Если перфорационных отверстий в кожухе много и они расположены на разной высоте от шасси, то параметры п1 и Ьа находятся как средневзвешенные расстояния. аг вал а~, ~11 ~11 1 — -1 1 ' ;~' Зм 1.=1 ~', ам Зм где 11 и 21 — номер отверстия в нижней и верхней областях блока, Методика расчета тепловых характеристик блока. Приведем рекомендуемую последовательность расчета тепловых характеристик. 1. По методике, изложенной в предыдущем параграфе, рассчитывают тепловые характеристики рассматриваемого блока в предположении, что кожух и шасси не имеют перфорации.
2. Задаются температурой нагретой зоны 1, и с помощью тепловых характеристик, рассчитанных для герметичного кожуха, находят (в первом приближении) перегрев перфорированного кожуха (1~ 1с) 0 76 (1в 1а)г где (1а — 1,),— перегрев герметичного кожуха, соответствующии заданной среднеповерхностпой температуре нагретой зоны 13. 3. Задаются коэффициентом теплоотдачи внутренних поверхностей блока а.
Для расчета в первом приближении рекомендуется задаваться значением а в пределах 4— 1 6 Вт/(м'К). 330 4. По формуле '(6-54)' рассчитывают рассеиваемую излучением с поверхности н при этом полагают коэффициент взаимной грк =1, а е, определяют по выражению 1 и '= Если степень черноты внутренней повер е ., и нагретой зоны е, не меньше 0,75, то в 5. С помощью уравнений (6-71) — (6-74) мощность Р,,„, агретой зоны; облученности хностн кожуха и Ен.внв. находят пара- метры 1,', 11,6' в первом приб 'ф~~;,„: 6-20) уточняют коэффициент коэффициента теплоотдачи п приблигкенни, при этом зад 111 — ! 1 6.
По формуле Р=Рк+2 чину Р. Если во втором прибл пературой кожуха !'„! и темпе контрольной формуле (6-74), лее 5 в7о, то проводят расчет этом выбирают 1,',и = 1„п — 0,1( 1„'! — 1'„'). (6-75) Окончательные значения 1, и Р определяются равенсти! !к !к Ф"-''- Оси(Гв — !1) определяют велииженни между заданной темратурой 1!11, вычисленной по получается расхождение бов третьем приближении, при гп гп! К К Гк !к! П! гп! Р = Рп! + " ' (Рп — Ргп~.
гп гп! к к (6-77) Погрешность расчета перегрева б по этой методике со ставляет 20 с(а. В результате еще на стадии конструкторской разработки можно определить температуру внутри блока. Если рас- Ф "",; считанная температура оказывается выше допустимой, то необходимо изменить конструкцию или иСпользовать принудительное охлаждение. Пример расчета тепловой характеристики блока с перфорированным :.!'1 кожухом.
Исходные данн не. Блок изготовлен н форме прямаугольнаго параллелепипеда. Длина Гч=О,З!9 и; !иирнна Бе=0 258 м; 33! Рис. 6-21. Тепловые характеристики кожуха и нагретой зоны (к прч- меру расчета блока с перфорированным кожухом) ысота Ез-0,194 и. Перфорация расположена на боковых гранях. редневзвешениое расстояние отверстий в кожухе 8~=0 040 м; йз=- 0,100 и. Площадь перфорации 8, Бз-0,6 10 — ' и'„Бы=0,7!Π— ' м'.
Внутренняя поверхность кожуха 8„=0,374 м'! поверхность его под шасси Яю=-0,144 мз; нзд шасси Зьз=0,230 мз. Поверхность условной иагре. той зоны 8, ь=0,267 мз. Реальная поверхность нагретой зоны Бм= 0,112 м', З,,э=0,187 мз. Будем считать, что все наружные и внутренние поверхности блока имеют степень черноты в 0,9. Блок предназначен для работы в нормальных климатических условиях; температура окружающей среды !с=20'С! плотность воздуха р, 1,2 кг/из! удельная теплоемкость с„= 1,0! 10' Дж((кг К).
Решение. 1. По методике, изложенной в предыдущем прилгере. находим тепловые характеристики для блока с герметичным кожухом (рис. 6-21)'. 2. Задаемся перегревом нагретой зоны 0,=50'С и находим для герметичного блока (рис. 6-21) перегрев кожуха О,=!8'С. Определяем перегрев кожуха для блока с перфорацией; (!ь. — 20) = 0 75 (!к — гс) = 0 75'18 =!3*5 С т. е.
О!,=-13,5'С, а !! =33,5'С. По графику на рис. 6-21 находим соответствующую этому перегреву мощность Р„=62,5 Вт. 3. Задаемся коэффициентом теплоотдачи в первом приближении: гз=б Вт!(м'К). 4. по формуле (6-54) рассчитываем мощность Р.,„рассеиваемую излучением с поверхности нагретой зоны и передаваемую на кожух„Так как степень черноты внутренней поверхности кожуха и нагретой зоны больше 0,75, то в первом приближении можно считать вя в,е,=0,9 0,9- 0,81. Определим функцию температур 332 70 + 273 ~а / ЗЗ,Б + 273 У ( 100 ! ! РЗО /(/з, !в) = 5,67 ° =- 7,85 Вт/(ма К); при этом Рз.л = 0 81 7,85 (70 — 33,5).1 0,267 =- 62 Вт.
Б. По уравнению (6-72) найдем !,; в первом приближении ! ЬР = 62 — 62,5 = — О, Б Вт; 0,374 0,5 П = .33,5+ = — 55,2'С; 0,230 5 0,230 Ае = О,!!2 70 + 0,144.33.5 =-. 12,7 мз/ К; А, = 0,187 70 + 0,230 33,5 = 20,7 ме/К; А =- 12,7+ 20,7 = 33,4 ме/К; О, 144 а =-= 2 (О, П2+ 0,144) — — .(О,!87+0.230— 0,230 — 0,112 — 0,144) =- 0,411 ме; 0,144 б = ~2 !. ' !.12,7 + 20,7 55,2.(0,187 + 0 230 0,112— 0,230 0,144 — 0,144) + ~0,1!2 — 0,187) 20 = 45,2 мз/К' 0,230 Ь = 55,2 12,7 + 33,4 — (0,187 + 0,230) 55,2 20 = 920 мв/ К' 0,41Пэ! — 45,2! + 920 =- 0; !т = 55,1 ~ $' 3040 — 2240 = 55,1 ~ 28,2; !! — — 26,9 "С; 1! = 83.3 С.
!! е Из двух значений В выбираем наименьшее, так как прн !! -' 33 С получим !,(!ь что противоречит физическому смыслу задачи. Поэтому 26,9'С, а Т!=299 К. 6. По формулам (6-73), (6-46), (6-49) рассчитаем 1!. !в.м, !выхе 0,144 1! = 55,2 — =26,9 = 38,4'С; Т, = 3!1,4 К: 0,230 /в.ш = 20+ 2'(26 9 — 20) =.- 33,8'С; Т . = М)6,8 )4: !выя== 33 8+2 (38,4 — 33 8) =43 0 С Твых=3!6 К.
7. Определим расход воздуха по формуле (6-71): б = 0,62-0,6 10 а 1,2 2931' 2.9,8! )с ЗЗЗ 0,04 + 0,1 0,04 0,1 293 299 311 = 0,98.10 — з нг/с. 8. По графику на рис. 6-20 уточняем коэффициент теплоотдачи а. Масса заполняющего блок воздуха при температуре 20'С бз 5,06-10-э кг. Тогда б 0.98.10 — з = 0,0193 с — х. бз 5,06 10 — з Полученному отношению б/б, соответствует а=3,1 Вт/(м'К). 9. По уточненному значению гз повторяем расчет во втором приблизкени, при этом полагаем !э-70'С! !к!! 1!;-335'С; Р„=625 Вт; м 3,1 Вт/(мз К); Р. в =62 Вт: /7 = — ' .33,5+ ' = 55,5'С; и 0,376 0,5 0,230 ' 3,1 0,230 а!' = а! = 0.411 мз; 0,144 ! 5п=- ~2+ ~ 12,7+ 20,7 — 55,5 (0,187 0,230— 0,230 / — О,!12 — О,!44) + (0,112 — — ' ° 0„187~.20 = 45,3 мз/К! 0,144 0,230 55,5 12,7 + (33,4 — (0,187 + 0,230) 55,5) 20 = 918 мз/К; 0,411!~~ — 45,32! + 918,8= 0; /т = 55,2 ~ Р' 3020 — 2230; !",=55,2~28,!! (!!!)'=27,1 "С;(!Д"=83,3'С; 7'!! = 300 К! /з~ =- 55,5 — 27,1 = 37,0 С; Тз = 310 К: 0,230 !вых= 34 2+2'(37 0 34 2) = 39 8 С! Твых = 312 К б = 0,62.0,6 10-з 1,2 293 $ 2.9,81 ЗГ 0,04 + 0,1 0,04 0,1 293 300,1 310 = 1 10-з кг/с) 334 а П!О=0,0198 с-т.
Оа 5,06.10-э По графику иа рис, 6.20 уточняем значение а: а 3,15 Вт/(мэ К). По формуле (6-57) рассчитываем рассеиваемую блоком мощность во втором приближении: Р'! = 62,5+ 2.10 10~ 1,01 ° 10з (37,0 — 27,!) = 82,5 Вт. По формуле (6-74) уточняем значение /„: 1 Г2,1 01,!Оз.1.!О з !!' = — * .(27 ! — 20) -)- 0,144 ~ 3,!5 + (0,1!2 + О,!44).27,1 — О,!!2 70~ = 25,3 'С.
10. Разность !г! †!!' 25,3 — 33,5- — 8,2 "С, что составляет более я.':!':- 5 % !!!, поэтому необхолимо произвести расчет в третьем приближении, . В:,". уточнив значение !1!! по формуле (6-75): !„'0=33,5 — 0,1 (25.3 — 33.5) =34,3'С. По графику на рис. 6-21 находим Рз'~=65 Вт. Функция температуры (70+273)а ( 34,3+273)ч /(/„ /!0) = 5,67 70 — 34,32 = 7,77 Вт/(мз К); Рз л = 0 81 7 77'(70 34 3) 0 267 =- 60 Вт1 /ГР = 60 — 65 = — 5 Вт; 0,376 5 г Р= — 34,3+ =62,9'С; 0,230 ' 3,15 0,230 Ат — — 0,112 70+ 0,!44 34,3 = 12,8 мэ/К; А, =0,187 70+0,230 34,3 = 21,0 мз/К; А = А!+А, =!2,8+21,0 = 33,8 ма/К; а = 0,411 мя; / 0,1441 6 = ~2+ — ~ ° 12,8 + 21,0 — 62,9.(0,187 + 0,230 — 0,112 О,!44) 0,144 ч + 0,112 — †' .О,!87) 20 = 44,3 мя/К; 0,230 Ь = 62,9 12,8 +33,8 — (О.!87 + 0,230) 62,9.23 = 957 мэ/К; 0,4! Нэ! — 44,3/ +957 = О; /! = 54 ~ ) 2920 — 2330; 335 1 = 54 ~ 24,3," 1!!Пхх29,7 С: Т!и=302 К; 0,144 Гтп =- 62,9 — 29,7 = 44,3 С! Тттн — 317 К; 0,230 тв.ш= 20+2'(29 ™) = 39 4 С' Тем=312 К' таых = 39,4+2 (44,3 — 39,4) 49 2'С) Тих = 322 Расход воздуха в третьем приближении бмх = 0,62.0,6 1О а 1,2 293 У 2 9,81 Х 0„04 + 0,1 0,04 0,1 293 302 317 = 1,1 ° 10 †кг(с; 0 1,09 !Π— а — =- 0,0216 с-'„.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
