Л1-Савельев, Овчинников - Конструирование ЭВМ и систем - 1984 год (999411), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Рис. 6.12, а) в В а э 4» Яэз герметичном исполнении при естественном в, к, охлаждении. Корпус выполнен из алюми. ниевого сплава и покрашен эмалевой крас- вэ яз„ "ос кой. Давление внутри корпуса нормальное; тепловая энергия. выделяемая пакетом плат (кагретой зоной), Ф = 40 Вт; "«с температура окружающей среды Ве=-.293 К; "ос геометрические рззмеры корпуса: Еэ=. 0,2 м, в, Ез —. 0,22 м; Ез —. 0,27 м: геометрические размеры нагретой зоны субблока: в) =«0,12 лэ; /.„=- 0,15 м; 1., -.— 0,2 м; Ьзфк =" =15.10-з м; зазор бойл .-.
5.10-з и; число ал. зззз я«с субблоков У =: 7; точность приближения перегревов з == 1 К в, в„ э к вс епловва модель дла это~о примерз Рнс. 6.!7. Упрощенная тепловая поккззнз нз Рис, 6.!3, о. з тепловаа схе. сигма одноблочной ЭВМ н ее пре. ка изобрзженз на рис. 6.17, а (в данном г.тучке пренебрегаем передзчей тепловой энергии кондукцией). Лля нахождения температур Вз я ек тепловую схему удобно преобразовать, квк показано на рис.
6.17, б, в, з уравнения теплового баланса записать в следуюпгем Виде: Ф;.-(Ок — 0 ) ак; Ф.— (Вз — Вк) акк, 4. Определяем суммарную тепловую проводимость корпус — среда оз.с — — ~~к с+ ок с=-2'86Вг/К. 5. В первом приближении перегрев корпуса относительно окружающей среды ЛО„.с=Оп,— О = — Ф/ о„с=40/2,786се И,35 К. 6. Проверяем условие (ЛО„сз — ЛОи.сх1: е: 110 — 14,35! = 4,35 К ) е = 1 К.
Необходимо выполнить еще один шаг итерации. Второй шаг итерации. 1. ЛОяст —.1435 К. 2. ЛОиед( ( 3,1!з; 0~ = 300 К; А = 1,366; Ф = 1,17 Вт/К. 3. о„" = 1,70 Вт/К. 4. а„,о =. 2,87 Вт/К. 5, ЛО„ез = 40/2,87 = 14 К. б. ЛОи,сг — М„сз = =0,35К(е=!К. Таким образом, во втором приближении перегрев корпуса относительно окружающей среды определен равным 14 К. На втором этапе расчета будем находить перегрев зоны относительно корпуса, исходя из уравнения Ф = (Оз — 8„).о х Лля данной модели 4,12хз о . = У о; -=(Л'+П 1.„1.,; 1=1 Ь зф о" ,== ев„,,фз.и 5,67 10 — ' (Оз — О„') Зх/(Оз — Ов) где Зд — 2/зЛз + 26зв (/,з + Тз) — площадь излучающей поверхности нагретой зоны.
Тепловую проводимость оз „будем находить по (6.64). Прн подсчете тепловых проводимостей аз,з и оз „необходимо задавать перегревы ЛОз,з и ЛО„„. При расчете по методу итераций на этом этапе будем задавать ЛОз,„. Перегревы зона — воздух и воздух — корпус в общем виде определяются как ЛО,,з = = азЛОз,в и ЛОз „= азЛО, „,, где а, + а, = 1. Значения коэффициентов аг и а, люжио установить экспериментально при измерении температурных режимов аналогичной аппаратуры. Ориентировочно примем ЛО,„= 0,2ЛОз,„и ЛОз = 0,8ЛОз„. П е р в ы й ш а г и т е р а ц и и.
!. Задаемся перегревом зоны относительно корпуса ЛОз.ио =- Оз — Оя —" 30 К ° 2. Определяем тепловую проводимость а" „. Из табл. 6.5 находим степень черноты пакета плат з! = 0,93 и корпуса е, = 0,92. По (6.49) рассчитываем приведенную степень черноты звр =*О,87' (рея = 1). Определяем о" „=0 87.5,67 [(3 37з — 3,07з)/30) 0,063= 0,415 Вт/К. 3. Лля 8 =. 313 К по табл. 6.3 находим Хз = 0,0276 Вт/(м К) и рассчитываем аз.з = 8 4,12/(15 10 — з) 0,2 0,15.0,0276 = 1,82 Вт/К.
4. Проверяем условие (6.23): ЛО, „«840//.,)з, ЛО, „«840/200); 6 < 4 2 . Лля О,в = 0,5 (Оз + 8„) = 3!0 К по табл. 6.4 находим Аз = 1,346 и рас. считываем оз „=2 1 346.6!/4 0 223=0,936 Вт/К. 124 5. Определяем оз,„= 1,82 0,936/(1 82 + 0,936) зз 0,6 Вт/К.
6. Находим о, „. = 0,6 + 0,415 == 1,015 Вт/К. 7. В первом приближении определяем ЛОз щ —.-Ф/аз~„=40/1,015 ж 39,4 К. 8. Проверяем условие (ЛОз,из — ЛО .ю( ( е: 130 — 39,4! = — 9,4 К ) е = 1 К. Второй шаг итерации.!. ЛОзяг=394 К. 2. о" . = 0,43 Вт/К. 3. оз.в: 1 824 Вт/К. 4.
Проверяем условие ЛОз.я( 4,2', 7,9 (4,2з, О„,= —.31! К; А, -1,34; а„я=:! Вт/К. 5. оз.ь = 0,64 Вт/К. 6. ох„= — 1,07 Вт/К. 7 Мз.нз = 40/1 07 — 37 К. 8. Проверяем (ЛОз,о — ЛО,„з( ..; з 139,4 — 37! .=: 2,4 К ) г = ! К. Третий шаг итерации. 1. ЛОзяз=37К.
2, оз = 0,48 Вт/К. 3, оз.з =- 1 82 Вт,'К. 4. ПРовеРЯем Условие ЛОз.я ( 4,2з; 7,4 ( 4,2". 8„, = — 3!0,7 К; Ае = 1,34; а„.х: — 0,97 Вт/К, 5. оз я ==: 0,62 Вт/К. 6. ох„=- 1,1 Вт/К. 7 ЛОз.вз — 40/1,1 м 36,3 К. 8. Проверяем условие (ЛОз,кз — Л8з.кз( (» "" 137 — 36,31 ( е. Олыет. В третьем приближении перегрев зоны относительно корпуса равен 36,3 К. Средиеповерхиостиая температура корпуса 8и = 307.0 К, а нагретой зоны Оз = 343,3 К.
й 4.7. ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ МНОГОБЛОЧНОЙ СТОЙКИ С ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ ВЕНТИЛЯЦИЕЙ Схематичное изображение конструкции многоблочной стойки с вертнка.чьно ориентированными субблоками с принудительной вентиляцией дано на рнс. 6.18. Каркас рамы н блока сварной (сборный) из профилнрованной стали. Субблоки являются типовыми элементами замены и вставляются н блок по металлическим нли пластмассовым направляющим. Субблоки бескаркасной конструкции без теплоотводящих шнн. Несущий элемент субблока — плата из стеклотекстолнта. Интегральные схемы установлены на субблоках с двух сторон. Таким образом, однорамная типовая стойка относится к классу аппаратов 125 кассетной конструкции в многоблочном исполнении. Стационарная ЭВМ работает в нормальных условиях эксплуатации.
Охлажданнцпй воздух через коллектор 3 поступает в зазоры между платами субблоков. Для предотвращения утечки воздуха в области стойки, не занятые оборудованием, служат крышки 1 и перегородки 2. Для получения тепловой модели проведем анализ и схематизация< процессов теплообмена. Тепловая энергия, выделяемая ИС, передается принудительной конвекцией протекающему воздуху, кондукпией и излучением плате субблока и излучением другим интегральным схемам, имеющим более низкую температуру.
Тепловая энергия, в<к принятая платами субблоков, может кондук. цией передаваться каркасу блока (панели) и далее корпусу стойки по элементам креплеиия и монтажа, а также воздуху за счет вынужденной конвекции. Первый путь передачи тепловой энергии состоит из последовательно вклнженных тепловых сопротивлений прослойки между корпусом ИС и стеклотекстолитовой платой субблока, самой платы, кон. Рнс 6 18 Конструкцнз такта кРаЯ пла'гы с напРавлнк>шими бло< а. стойки с принудительной металлических элементов каркаса бловентиляцией ка, рамы и стойки с большим числом меха- нических контактов.
Тепловое сопротивление платы субблока велико (д 0,37 Вт'(м К), толщина б 1,5 -; — 2 мм, 6 « (.ч и (., где (., и Е, — длина и высота платы), значи. тельно также тепловое сопротивление контакта край платы — направляющие блока. В связи с этим частью тепловой энергии, отводимой по данному пути, можно пренебречь. Будем считать, что тепловая энергия, воспринимаемая платами субблоков, полностью передается воздуху принудительной конвекцией.
Область между двумя субблоками представляет собой симметрично обогреваемый вертикальный канал, в котором происходит теплообмеп вынужденной конвекцией, з вся стойка — совокупность идентичных последовательно и параллельно соединенных каналов. Примем, что тепловая энергия, выделяемая в каждом 'канале, одинакова. Так как каналы в типовой стойке имеют равные геометрические размеры, то можно рассматривать процессы теплообмена в одном канале, высота которого равна высоте рамы.
Рассмотрим задачу определения требуемого расхода охлаждающего воздуха для обеспечения нормального теплового режима корпуса интегральной схемы при принудительной конвекции. Режим движения воздуха при вынужденной конвекции — турбулентный. Как отмечалось в 2 6.6, температурное поле в пакете плат неравномерно как по высоте платы, так и в направлении осей х и у (рис. 6.!4). Однако прп принудительном охлаждении неравномерность по осям х и у незначительна. Будем считать, что температура окружающего корпус интегральной схемы воздуха равна его температуре на выходе из центрального 126 канала.
Тогда между корпусом ИС и окружающим его воздухом мак- симально допустимый перегрев < Вхз«нис —. 0 «. Из (6.!21 определим требуемое значение коэффициента теплообмена конвекцией (Вт<(мз. К): <<<и ф! (бйле«3) (6.68) где Ф; — количество тепловой энергии, выделяемой в одном канале; 5— — суммарная площадь теплоотдающих поверхностей корпусов интегральных схем и плат субблоков, образующих канал. По (6.31) рассчитаем эффективную <нирину канала Ьзе и из (6.!8) — среднее значение критерия Нуссельта Мю,=а<„25, <2„. Так как режим движения воздуха турбулентный, то в зависимости от выполнения условия Е«е- 40Ь«е на основании (6.35) или (6.36) подсчитывается критерий Мн =%г Е " '(1.165 (40Ь„„,)з'з'1, если Е, ( 40Ь„<, (6,70) «ли 14н =:=Хи, (1-'-,6,6Ь„„Е,,), если Л«) 40Ь«е. (6.71) Из (6.37) определяем значения критерия Рейнольдса Йе (Хн '0,0!9)'зз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
