Н.С. Шляпников - учебное пособие (560564), страница 21
Текст из файла (страница 21)
их диаметров , и т.п.В раздел «Прочие изделия», примененные не по основным конструкторскимдокументам (по техническим условиям, каталогам и т.п.), за исключением стандартныхизделий. Запись изделий производят по однородным группам; в пределах каждой группы— в алфавитном порядке наименований изделий, а в пределах каждого наименования — впорядке возрастания основных параметров или размеров изделия.В раздел «Материалы» вносят все материалы, непосредственно входящие вспецифицируемое изделие. В раздел «Материалы> не записывают те материалы,необходимое количество которых не может быть определено конструктором, аназначаются технологом.Рис. 5.1.
Пример оформления сборочного чертежаРис. 5.2. Пример спецификации к сборочному чертежугеометрические размеры корпуса конструкции Lx,Ly,Lz, коэффициент заполнения объемаконструкции k3; время непрерывной работы конструкции T.Перечисленные исходные данные, за исключением коэффициента заполненияконструкции, обычно указываются в техническом задании на разработку и известны.Коэффициент заполнения может быть выбран на основе опыта конструированияподобных РЭС.Поскольку графики (рис.
6.1) справедливы лишь для стационарного режима, тонеобходимо знание времени непрерывной работы для определения режима.Пределы изменения давления окружающей среды задают условия, при которыхтепловой режим является наиболее тяжелым.Основным показателем, определяющим области целесообразного применения способаохлаждения на рис. 6.1, служит плотность теплового потокагде К ц — коэффициент, учитывающий давление окружающей среды;Вторым показателем является допустимый перегрев в конструкции Atдon = tэmin - tc,гдеAtдon—допустимаярабочаятемпературанаименеетеплостойкогорадиоэлемента;tc — температура окружающей среды.Для естественного воздушного охлаждения tc = tс max , т•e•соответствует максимальной температуре окружающей среды, заданной в ТЗ. Дляпринудительного охлаждения tc = tax , т.е.
соответствует температуревоздуха (жидкости) на входе системы охлаждения.Значения Рs и Atдon являются координатами точки, попадающей водну из областей на рис. 6.1, каждой из которых соответствует один или несколькоспособов охлаждения.Незаштрихованные области на рис. 6.1 относятся к следующим способамохлаждения: 1 — естественное воздушное, 3 — принудительноевоздушное, 5 — принудительное жидкостное, 9 — принудительное испарительное.Заштрихованные области допускают использование нескольких способовохлаждения: 2 — естественное и принудительное воздушное, 4 — принудительноевоздушное и жидкостное, б — принудительное жидкостное и6. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА 6.1.Выбор способа охлажденияна ранних стадиях разработкиВ виду того, что способ (система) охлаждения в значительной мере определяетструктуру конструкции РЭС, уже на ранних стадиях разработки важно правильно выбратьспособ охлаждения.
Выбранный способ охлаждения должен обеспечить нормальныйтепловой режим конструкции РЭС.Если в выборе способа охлаждения будет допущена ошибка, то труд большогоколлектива разработчиков окажется напрасным, а сроки разработки конструкции и еестоимость существенно возрастут. Поскольку на ранних стадияхразработчикирасполагают минимальной информацией о конструкции, то становится очевиднойответственность и одновременно сложность задачи выбора системы охлаждения.При решении практических задач выбор системы охлаждения производится пографикам (рис.
6.1), которые ограничивают области целесообразности применения тогоили иного способа охлаждения. Эти области построены по результатам обработкистатистических данных о показателях тепловых режимов реальных конструкций РЭС,расчетов показателей тепловых режимов по тепловым моделям и экспериментальныхданных, полученных на макетах.Исходными данными для выбора системы охлаждения служат: тепловой поток Р,рассеиваемый конструкцией; диапазоны возможного изменениятемпературы окружающей среды tс min..... tс max; пределы изменения давленияокружающей среды Нmin...Нmax; допустимые рабочие температуры элементов tэf;Рис. 6.1. Диаграмма выбора системы охлаждения естественное испарительное, 7 —принудительное жидкостное, принудительное и естественное испарительное, 8 —естественное и принудительное испарительное.Графики на рис.
61, соответствующие At> 100 °С, используются длявыбора способа охлаждения больших элементов (трансформаторов, дросселей,транзисторов на радиаторах и т.п.), поскольку допустимые температуры их поверхностейотносительно высоки. Нижняя часть диаграммы применяется для выбора способаохлаждения блоков и устройств РЭС.Если показатели Рs и Аtдon для конкретной РЭА (МЭА) попадают в незаштрихованные области на рис. 6 1, то способ охлаждения определяется однозначно.Для заштрихованных областей, где возможно использование двух или трех различныхспособов охлаждения, задача выбора того или иного способа усложняется. Чтобы найтиправильное решение, необходимо воспользоватьсявероятностными кривыми, которые связывают показатели Ps, Аtдonи вероятности обеспечения заданного теплового режима при различных условияхтеплообмена.Если геометрические размеры конструкции не заданы, то площадь поверхноститеплообмена можно найти приближенно, используя сведения об элементной базеконструкции и коэффициенты дезинтеграции массы или объема.
Задача сводится кориентировочному определению объема конструкции, через который вычисляетсяплощадь поверхности. Один из возможных путей решения задачи состоит в следующем:через массурадиоэлементов mэл и коэффициент дезинтеграции массы находят массу конструкциитк = qmm, затем определяют объем конструкциикорпуса Sk =б(Vk)2/3. Если известны данные о суммарном установочном объемерадиоэлементов Vэл,, то объем конструкции Vk == qvVэл, где qv — коэффициентдезинтеграции объема.6.2.
Основы расчета радиаторовВ кондуктивных системах охлаждения функции теплообменников с окружающейсредой часто выполняют радиаторы — элементы системы охлаждения с развитойповерхностью теплообмена. Поверхность теплообмена радиаторов увеличивается за счетих оребрения. С поверхности ребер тепловой поток передается в окружающеепространство конвекцией и излучением. При этом величина теплового потокаопределяется выражениемгде аE — коэффициент теплопередачи; Кр — коэффициентэффективности ребра, Sp — площадь поверхности радиатора; t — среднеповерхностная температура радиатора; tc — температура окружающей среды.Эквивалентный коэффициент теплопередачи qE обусловленкондуктивной теплопередачей через слой краски или покрытия на поверхностирадиатора, а также конвективной теплопередачей и излучением с поверхности.
Такимобразом,где аk,Сл— коэффициенты теплопередачи конвекцией и излучением;ЛП — коэффициент теплопроводности покрытия; дn—толщина покрытия.Коэффициент эффективности ребра характеризует температурный перепад по высотеребра h (рис. 6.2):Рис. (.2. Ребристыйрадиатор воздушногоохлажденияпараметр,характеризующий формуребра (а = аk + ал );U— периметр сеченияребра;Л—коэффициенттеплопроводностиматериала ребра, F —площадьпоперечногосечения ребра).Если на поверхностинеторебрения,токоэффициентэффективности ребраКр =1.Конвективный коэффициент теплопередачиДоопределяется по критериальнымуравнениям . При этом характерный размер конструкциирадиатора L =b/2, где b — расстояние между ребрами.Для пластинчатого радиатора с вертикально ориентированными ребрами критерийНуссельта рассчитывается по формулам:где D — длина ребра радиатора (см.
рис. 6.2).Расчет радиаторов заключается в определении параметров конструкции при заданномперегреве поверхности (проектный расчет) или в определении перегрева поверхности приизвестных геометрических размерах радиатора (поверочный расчет). Задача решаетсяметодом последовательных приближении.Пластинчатые радиаторы изготавливаются в виде вырубных плоских или объемныхконструкций простейшей формы.
Они применяются тогда, когда коэффициенттеплопередачи составляет а = 1... 2 Вт/м2- г,.Выбор типов радиаторов при естественной конвекции ориентировочно может бытьпроизведен по графику (рис 6.3), исходя из мощности Р, выделяемой теплонагруженнымэлементом.Для изготовления радиаторов обычно применяют алюминий, магний и их сплавы ввиде штампованных (алюминий и его сплавы) или литых деталей, крашенных илиоксидированных в черный цвет с матовой поверхностью для увеличения теплоотдачи засчет излучения.
Эффективность радиаторов составляет 3.. 10 раз.Для обеспечения электрической изоляции лучше изолировать радиатор, чемполупроводниковый прибор.Рис. 6.3 Ориентировочный выбор конструкции радиатора: 1 — без радиатора; 2 —пластинчатые; 3 — штампованно-сварные; 4 — штырьевые ; 5 — игольчато-спиральныеб.З.Предварителъный выбор способа охлаждения конструкцииНеобходимые исходные данные:> суммарная мощность Р, рассеиваемая всеми элементами конструкции, Втгде Р, — мощность, рассеиваемая одним элементом; N — число элементовконструкции;> геометрические размеры корпуса Lx,Ly,Lz,CM;> коэффициент заполнения объёма конструкции К у;6.3.1 Рассчитать плотность теплового потока, Вт/см2, по формулегде Sk — площадь поверхности теплообмена6.3.2 Если P3 <0,2Bm/cm2 ' то достаточно естественного воздушногоохлаждения,—требуется естественная вентиляция конструкции,—необходимопринудительноевоздушноеохлаждение,— применяются жидкостные системы охлаждения.6.4.
Расчёт теплового режима конструкций РЭС С естественным воздушнымохлаждениемНеобходимые исходные данные:> суммарная мощность P, рассеиваемая всеми элементами ПП, Вт;> геометрические размеры корпуса Lx,Ly,Lz, м(Lx > L );> температура окружающей среды tc, °C (обычно берётся равноймаксимальной рабочей температуре, заданной в ТУ);> размеры печатной платы axb, устанавливаемой в корпусе РЭС, м (а>Ь);> коэффициент заполнения объёма конструкции К у;> средняя высота ЭРЭ печатной платы, м;> степень черноты поверхности корпуса 8 (см. табл.
6.3);6.4.1 Определение температуры корпуса конструкции РЭС (tk). |б.4.1.1,Площадьповерхности корпуса6.4.1.2. Характерный размер конструкции:6.4.1.3. а) Произвольно задаётся перегрев корпусаб) Вычисляется предварительная температура корпуса6.4.1.4, Среднее значение температуры окружающей среды'6.4.1.5. По таблице 6.1 определяем теплофизические параметры сухого воздуха притемпературе tcp,,Таблица 6.1.tcp,°Cp, кг/м3Л.х10-2Вт/(м*0С)V*10,m /c-501,5842,049,230,728-201,3952,2812,790,71601,2932,4413,280,707+101,2472,5114,160,705+201,2052,6015,060,703+301,1652,6816,000,701+401,1282,7616,960,699+501,0932,8317,950,698+601,0602,9018,970,696+701,0292,9720,020,694+801,0003,0521,090,692+900,9723,1322,100,690+1000,9463,2123,130,68862Prгде p — плотность воздуха;Л. — коэффициент теплопроводности;V— коэффициент кинематической вязкости;Pr — критерий Прандтля.6.4.1.6. Коэффициент объёмного расширения воздуха:6.4.1.7.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
