Тема 6 Основы обеспечения нормальных тепловых режимов РЭА (560684), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Однако при решении практических задач выбор системыохлаждения производится по графикам рис.5.25, которые ограничивают области целесообразности применения того или иного способа охлаждения.19Эти области построены порезультатам обработкистатистических данных о показателях тепловых режимов реальных конструкций РЭС, расчетов показателей тепловых режимов по тепловым моделям и экспериментальных данных, полученных на макетах.Исходными данными для выбора системы охлаждения служат: - тепловой поток P, рассеиваемый конструкцией,- диапазоны возможного изменения температуры окружающей средыtc min...tc max,- пределы изменения давления окружающей среды Hmax...Hmin,- допустимые рабочие температуры элементов tэ i,- геометрические размеры корпуса конструкции Lx, Ly, Lz,- коэффициент заполнения объема конструкции kз,- время непрерывной работы конструкции τ.Перечисленные исходные данные, за исключением коэффициента заполнения конструкции обычно указываются в техническом задании на разработку и известны.
Коэффициент заполнения может быть выбран на основе опыта конструирования подобных РЭС.Поскольку графики рис.5.25 справедливы лишь для стационарногорежима, то знание времени непрерывной работы необходимо для определения режима.Пределы изменения давления окружающей среды задают условия, прикоторых тепловой режим является наиболее тяжелым.Основным показателем, определяющим области целесообразного применения способа охлаждения на рис.5.25, служит величина плотности теплового потокаPs=P·kн/Sк,где kн - коэффициент, учитывающий давление окружающей среды,Sк=2[LxLy+(Lx+Ly)Lzkз] - площадь поверхности теплообмена, kн - коэффициент, учитывающий давление окружающей среды.20Вторым показателем являетсядопустимый перегрев в конструкции∆tдоп=tэ min - tсгде tэ min - допустимая рабочая температура наименее теплостойкогорадиоэлемента, tс - температура окружающей среды.Для естественного воздушного охлаждения tс=tс max, т.е.
соответствует максимальной температуре окружающей среды, заданной в ТЗ. Для принудительного охлаждения tс=tвх, т.е. соответствует температуре воздуха(жидкости) на входе системы охлаждения.Значения Ps и ∆t представляют собой координаты точки, попадающейв одну из областей на рис.5.25, каждой из которых соответствует один илинесколько способов охлаждения.Незаштрихованные области на рис.5.25 относятся к следующим способам охлаждения: 1 - естественное воздушное охлаждение, 3 - принудительное воздушное охлаждение, 5 - принудительное жидкостное охлаждение, 9 - принудительное испарительное охлаждение.Заштрихованные области допускают использование нескольких способов охлаждения: 2 - естественное и принудительное воздушное, 4 - принудительное воздушное и жидкостное, 6 - принудительное жидкостное иестественное испарительное, 7 - принудительное жидкостное, принудительное и естественное испарительное, 8 - естественное и принудительноеиспарительное.Графики на рис.5.25, соответствующие ∆t>100оС используются длявыбора способа охлаждения больших элементов (трансформаторов, дросселей, транзисторов на радиаторах и т.п.), поскольку допустимые температуры их поверхностей относительно высоки.
Нижние кривые применяютсядля выбора способа охлаждения блоков и устройств РЭС.Если показатели Ps и ∆tдоп для конкретной РЭА (МЭА) 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 показатели Ps, ∆tдоп ивероятности обеспечения заданного теплового режима при различных условиях теплообмена. Для области 2 (воздушное охлаждение) вспомогательные вероятностные графики приведены в [ ].21Если геометрические размеры конструкции не заданы, то площадьповерхности теплообмена можно найти приближенно, используя сведенияоб элементной базе конструкции и коэффициенты дезинтеграции массыили объема.
Задача сводится к ориентировочному определению объемаконструкции, через который вычисляется площадь поверхности. Один извозможных путей решения задачи рассматривается ниже. через массу радиоэлементов mэл и коэффициент дезинтеграции массы находят массу конструкции mк=qmmэл, затем определяют объем конструкции Vк=mк/m0,где m0 - плотность конструкции, и площадь поверхности корпусаSк=6(Vк)2/3.
Если известны данные о суммарном установочном объеме радиоэлементов Vэл, то объем конструкции Vк=qvVэл, где qv - коэффициентдезинтеграции объема.5.5.1. Тепловое моделирование и расчет теплового режима конструкции РЭС с источниками тепла, распределенными в объемеК данному классу относятся конструкции блоков книжного, веерногои разъемного типов. Общим для названных конструкций является то, чтонагретая зона представляет собой объем, занимаемый собранными в блокфункциональными ячейками (ФЯ).
Самая "горячая" точка конструкций центр нагретой зоны.Схематическое изображение конструкции приведено на рис.5.36,а.Блок функциональных ячеек (нагретая зона) 2 размещен в корпусе 1 и закрепляется на корпусе с помощью установочных элементов (бобышек, втулок, кронштейнов, угольников и др.) 3При построении тепловой модели применяются следующие допущения:22- нагретая зона является однородным анизотропным телом,- источники тепла в нагретой зоне расположены равномерно,- поверхности нагретой зоны и корпуса - изотермические со среднеповерхностными температурами tз, tkвн, tkн.Тепло от центра нагретой зоны с температурой tз0 теплопроводностью(эквивалентная тепловая проводимость σз) выводится на поверхность нагретой зоны.С поверхности нагретой зоны посредством конвективной (σзk) и лучевой (σзл) теплопередачи через воздушные прослойки, теплопроводностьюконтакта нагретая зона - установочные элементы (σтк) и самих установочных элементов (σзт) тепло передается на внутреннюю поверхность корпуса.За счет теплопроводности стенок (σск) тепло выводится на наружную поверхность корпуса, откуда конвекцией (σкк) и излучением (σкл) переносится в окружающее пространство.
Тепловая схема, отражающая процесс теплообмена в конструкции, приведена на рис.5.36,б. Критериальной оценкойтеплового режима конструкций является температура в центре нагретой зоны tз0. Как следует из тепловой схемы рис. 5.36,бtз0 = tз + P/σзtз = tквн+P/{σзк+σзл+[ σтк·σзт / (σтк + σзт ) ]}tквн = tкн+P/σскtкн = tс+P(σкк+σкл).где P - тепловой поток, рассеиваемый конструкциейσз =4λzlxly / Сlz- тепловая проводимость нагретой зоны от центра к ее поверхности,λz - эквивалентный коэффициент теплопроводности нагретой зоны понаправлению z; lx, ly, lz - приведенные геометрические размеры нагретойзоны по соответствующим направлениям, осей координат, С- коэффициентформы нагретой зоны, определяемый по графикам рис.П.5.1;σзк = (kпλв / lср) (S3+Sквн)/223- конвективно-кондуктивная тепловая проводимость между нагретойзоной и внутренней стенкой корпуса, kп- поправочный коэффициент наконвективный теплообмен в условиях ограниченного пространства; λв коэффициент теплопроводности воздуха для среднего значения температуры воздуха в прослойке, lср - среднее расстояние между нагретой зоной икожухом, Sз - площадь поверхности нагретой зоны, Sквн - площадь внутренней поверхности корпуса;σзл=αлSз- тепловая проводимость теплопередачи от нагретой зоны к внутренней стенке корпуса излучением, αл - коэффициент теплопередачи излучением; σтк - тепловая проводимость контакта между нагретой зоной и установочными элементами;σзт= (nλ /l) Sср- тепловая проводимость установочных элементов, n - число элементов, λ - коэффициент теплопроводности материала, l - длина установочныхэлементов по направлению теплового потока, Sср - площадь средней изотермической поверхности, перпендикулярной направлению теплового потока,σск= (λск / δск )(Sквн+Sкн)/2- тепловая проводимость стенок кожуха, λск - коэффициент теплопроводности материала корпуса, δск - толщина стенки, Sквн , Sкн площади внутренней и наружной поверхностей корпуса;σкк=αкSкн- тепловая проводимость от наружной поверхности корпуса к средедля конвективной теплопередачи, αк - коэффициент теплопередачи;σкл=αлSкн- тепловая проводимость от наружной стенки корпуса к среде для теплопередачи излучением, αл - коэффициент теплопередачи излучением.24Расчет показателей тепловогорежима блоков может бытьвыполнен методов последовательных приближений или тепловой характеристики.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
