Назаров_Конструирование_РЭС (560499), страница 35
Текст из файла (страница 35)
коэффициент влияния параметрах x0i на показатель тепловогорежима; Δt0i— приращение показателя теплового режима, обусловленноеизменением параметра x0iНовое значение показателя теплового режима можно представить вnt = t 0 + ∆t 0 = t 0 1 + ∑ ∆t 0i / t 0 i =1При условии, что Δ t 0i /t0 <<1nni =1i =1t = t0 ∏ (1 + ∆t0i / t0 ) = t0 ∏ (t0 + ∆t0 i ) / t0Ввиду того что t0 + Δt0i=ti,— показатель теплового режима приизменении параметра х0i ,а отношение ti/t0=Ki — парциальный коэффициент показателя,nt = t0 ∏ K ii =1Так как одним из основных показателей теплового режима являетсятемпературный перегрев, используемое в коэффициентном методерасчетное соотношение записывается в видеn∆t = ∆t0 ∏ K ii =1Начальное значение перегрева Δt0 определяют по тепловой характеристике для типовой конструкции.
Тепловая характеристика строится вкоординатах Δt , поверхностная плотность теплового потока Ps =Р /S, где S— площадь поверхности теплообмена.Значения коэффициентов Ki обычно даются в виде графиков зависимостей от того или иного определяющего параметра.На рис. 5.24 приведены графики для определения коэффициентовплощади поверхности теплообмена конструкции Ks (а), степени черно205Рис. 5.24.
Графики для определения коэффициентов (а, б, в)и тепловая характеристика типовой конструкции (г)ты поверхности Кε (б), давления окружающей среды Кн (в) и тепловаяхарактеристика типовой конструкции.При использовании коэффициентного метода следует иметь в виду,что область его применения ограничивается тем классом конструкций,для которых определены коэффициенты.Пример 5.5. Определить температуру корпуса блока РЭС, имеющего размеры 0,176x0,095x0,072 м, при тепловом потоке Р = 16 Вт, давлении окружающей среды Н = 760 мм рт. ст.
и температуре окружающейсреды t с = 20 ˚С. Корпус окрашен эмалевой краской ε к = 0,92.Площадь поверхности корпусаSК = 2(0,176• 0,095+0,176•0,072+0,095•0,072) = 0,0724 м2.206Плотность теплового потокаPS = P/SK= 16/0,0724= 221 Вт/м 2.По тепловой характеристике рис. 5.24, г находим Δt0 = 21,9 °С. Изграфиков (рис. 5.24, а, б, в) определяем KS = 0,93, Кε = 1.0, KH=1.0.Перегрев поверхности корпусаΔtK = Δt0KSKεKH=21,9•0,93• 1,0•1,0 = 20,4˚C.Среднеповерхностная температура корпусаtK = tc + Δtk = 20 + 20.4=40.4°C.5.3. Системы охлаждения конструкций РЭС5.3.1. Классификация и эффективность систем охлажденияСистемой охлаждения называется совокупность устройств и конструктивных элементов, используемых для уменьшения локальных и общих перегревов.Системы охлаждения принято классифицировать по способу передачи тепла, виду теплоносителя и характеру контакта теплоносителя иисточника тепла.В зависимости от способа передачи тепла и вида теплоносителя системы охлаждения подразделяются на кондуктивные, воздушные, жидкостные, испарительные, комбинированные.В зависимости от характера контакта теплоносителя и источникатепла'различают системы охлаждения прямого и косвенного действия.Кроме того, все системы охлаждения принято делить на системыобщего и локального назначения, с замкнутым (теплоноситель циркулирует в системе охлаждения) и разомкнутым (теплоноситель выбрасывается из системы охлаждения) циклами.Воздушные системы охлаждения, в свою очередь, подразделяютсяна системы естественного воздушного охлаждения, системы охлаждения с естественной вентиляцией и системы принудительного воздушного охлаждения.Жидкостные и испарительные системы охлаждения также делятсяна системы естественного жидкостного (испарительного) охлажденияи системы принудительного жидкостного (испарительного) охлаждения.Особый класс представляют собой системы охлаждения, основанные на использовании эффекта Пельтье.207Эффективность систем охлаждения может быть оценена поверхностной плотностью теплового потока, уносимого теплоносителем изРЭС.Для различных систем охлаждения плотность теплового потока характеризуется величинами, представленными в табл.
5.7.Таблица 5.7Вид систем охлажденияЕстественное воздушное охлаждениеПринудительное воздушное охлаждение\ Жидкостные системы охлажденияИспарительныеПлотность тепловогопотока Р S ,Вт/см20,21,0202005.3.2. Выбор способа охлаждения на ранних стадиях разработкиВвиду того что способ (система) охлаждения в значительной мереопределяет структуру конструкции РЭС, уже на ранних стадиях разработки важно правильно выбрать способ охлаждения. Выбранный способ охлаждения должен обеспечить нормальный тепловой режим конструкции РЭС.Если в выборе способа охлаждения будет допущена ошибка, то трудбольшого коллектива разработчиков окажется напрасным, а сроки разработки конструкции и ее стоимость существенно возрастут. Поскольку на ранних стадиях разработчики располагают минимальной информацией о конструкции, то становится очевидной ответственность и одновременно сложность задачи выбора системы охлаждения.Начальное представление о способе охлаждения можно составитьпо данным табл.
5.7. Однако при решении практических задач выборсистемы охлаждения производится по графикам рис. 5.25, которые ограничивают области целесообразности применения того или иногоспособа охлаждения. Эти области построены по результатам обработкистатистических данных о показателях тепловых режимов реальных конструкций РЭС, расчетов показателей тепловых режимов по тепловыммоделям и экспериментальных данных, полученных на макетах.Исходными данными для выбора системы охлаждения служат:тепловой поток Р, рассеиваемый конструкцией;диапазоны возможного изменения температуры окружающей средыt с min ….t с mахпределы изменения давления окружающей среды Нтах..
• Hmin;допустимые рабочие температуры элементов t эi;208Рис. 5.25. Диаграмма выбора системы охлаждениягеометрические размеры корпуса конструкции LX , LY , LZ , :коэффициент заполнения объема конструкции k З;время непрерывной работы конструкции τ.Перечисленные исходные данные, за исключением коэффициентазаполнения конструкции, обычно указываются в техническом заданиина разработку и известны. Коэффициент заполнения может быть выбран на основе опыта конструирования подобных РЭС.Поскольку графики рис. 5.25 справедливы лишь для стационарногорежима, то необходимо знание времени непрерывной работы для определения режима.Пределы изменения давления окружающей среды задают условия,при которых тепловой режим является наиболее тяжелым.Основным показателем, определяющим области целесообразногоприменения способа охлаждения на рис.
5.25, служит плотность теплового потокаPS =PKH /S Kгде K H — коэффициент, учитывающий давление окружающей среды;SK=2[LXLY+(LX+LY)LZK3]—площадь поверхности теплообмена.Вторым показателем является допустимый перегрев в конструкцииΔt д о п = t Эm i n -t Cгде t Э m i n — допустимая рабочая температура наименее теплостойкогорадиоэлемента; t c — температура окружающей среды.209Для естественного воздушного охлаждения t с = t с шах, т.е. соответствует максимальной температуре окружающей среда, заданной в ТЗ.Для принудительного охлаждения t с = tВХ, т.е. соответствует температуре воздуха (жидкости) на входе системы охлаждения.Значения РS и Δt являются координатами точки, попадающей в одну изобластей на рис.
5.25, каждой из которых соответствует один илинесколько способов охлаждения.Незаштрихованные области на рис. 5.25 относятся к следующимспособам охлаждения: 1 — естественное воздушное, 3 — принудительное воздушное, 5 — принудительное жидкостное, 9 — принудительноеиспарительное.Заштрихованные области допускают использование нескольких• способов охлаждения: 2 — естественное и принудительное воздушное,4 — принудительное воздушное и жидкостное, 6 — принудительноежидкостное и естественное испарительное, 7 — принудительное жидкостное, принудительное и естественное испарительное, 8 — естественное и принудительное испарительное.Графики на рис.
5.25, соответствующие Δt> 100°С, используютсядля выбора способа охлаждения больших элементов (трансформаторов, дросселей, транзисторов на радиаторах и т.п.), поскольку допустимые температуры их поверхностей относительно высоки. Нижняя частьдиаграммы применяется для выбора способа охлаждения блоков и устройств РЭС.Если показатели Р Sи Δt доп для конкретной РЭА (ЭДЭА) попадают внезаштрихованные области рис.
5.25, то способ охлаждения определяетсяоднозначно.Для заштрихованных областей, где возможно использование двух илитрех различных способов охлаждения, задача выбора того или иного способа усложняется. Чтобы найти правильное решение, необходимо воспользоваться вероятностными кривыми, которые связывают показателиР S , Δt ДОП и вероятности обеспечения заданного теплового режима приразличных условиях теплообмена.
Для области 2 (воздушное охлаждение) вспомогательные вероятностные графики приведены в [61].Если геометрические размеры конструкции не заданы, то площадьповерхности теплообмена можно найти приближенно, используя сведения об элементной базе конструкции и коэффициенты дезинтеграции массы или объема. Задача сводится к ориентировочному определению объема конструкции, через который вычисляется площадь поверхности. Один из возможных путей решения задачи состоит в следующем: через массу радиоэлементов m эл и коэффициент дезинтеграции210массы находят массу конструкции тK =qm•mЭЛ затем определяютобъем конструкции VK = m K /m 0, где m 0 — плотность конструкции, иплощадь поверхности корпуса SK=6(VK)2/3 . Если известны данные осуммарном установочном объеме радиоэлементов VЭЛ, то объем конструкции VK = q VVэл, где q v— коэффициент дезинтеграции объема.5.4. Особенности конструкций РЭСс кондуктивными системами охлажденияКондуктивные системы охлаждения основаны на контактном способе передачи тепла за счет теплопроводности элементов конструкции.Структурная схема цепи теплопередачи в кондуктивной системе охлаждения приведена на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
