- •Лабораторная работа №3
- •1.Введение
- •2. Основные теоретические положения
- •2.1. Кондуктивный теплообмен
- •2.1.2. Конвективный теплообмен
- •2.3. Лучистый теплообмен
- •2.4. Математические модели радиаторов охлаждения эри
- •2.5. Выбор радиатора
- •4. Варианты заданий к лабораторной работе
- •5. Порядок выполнения работы
- •5. Требования к отчету
2.4. Математические модели радиаторов охлаждения эри
Для системы воздушного охлаждения радиоэлектронных аппаратов и полупроводниковых силовых устройств широкое применение получили радиаторы, которые различаются по виду развитой площади поверхности, а именно: пластинчатые рис.2а, ребристые рис.2b, игольчато-штыревые рис.2в, типа “краб” рис.2г, жалюзийные рис.2д, петельно-проволочные рис.2е.
На рис. 2 приведены геометрические параметры, существенно влияющие на рассеиваемый радиатором тепловой поток : размеры основания L1,L2(прямоугольное основание), диаметрD(круглое основание), толщинаQоснования; высотаh1(илиh2), толщина 1ребра или штыря и шагSшмежду ними. Для петельно-провочных радиаторов характерными геометрическими параметрами являются высотаh2витка, диаметрdпроволоки, шаг навивкиS2шаг укладкиS1и коэффициент заполнения канала, равный отношению площади поперечного сечения спиралей к площади сечения канала. Значения указанных параметров для выпускаемых промышленностью радиаторов можно найти в нормативной документации.
Исследования теплообмена радиаторов различного типа позволили построить приближенную зависимость среднего перегрева s=ts-tcоснования площадью А от удельной тепловой нагрузкиq= Ф/А при свободной и вынужденной вентиляции. Для характеристики теплообменных свойств радиатора используют следующие параметры: эффективный коэффициент теплоотдачиэф, тепловую проводимость , тепловое сопротивлениеR. Эти параметры связаны со средним перегревомsоснования и рассеиваемым потоком Ф зависимостями.
эфА==R-1, (1)
Ф=s=R-1s=эфsА.
Формула (1) справедлива для радиатора любого из рассмотренных выше типов; вся сложность процессов переноса теплоты и конструктивные особенности сосредоточены здесь в одной величине – эффективном коэффициенте теплоотдачи. Последний может быть определен экспериментально или расчетным путем. В первом случае в основу положена зависимость (1), позволяющая по найденным из опыта значениям Ф и sопределитьэф. С помощью этих графиков можно подобрать радиатор, средняя температура основания которого не превышает заданной величиныts=s+tс.
На рис.2.6 схематически изображен радиатор 1 с закрепленным на нем прибором 2, внутри которого имеются источники мощностью Ф, разогревающие рабочую область прибора (например, область p-n-перехода транзистора) и его корпус до температурtp иtк, в месте крепления прибора к радиатору температураtи, а средняя температура основания радиатораts.
Приведем исходную информацию, которая должна быть известна при проектировании или выборе радиатора: предельно допустимая температура рабочей области прибора (tp)допили его корпуса (tк)доп; рассеиваемая прибором мощность Ф ; температураtсокружающей среды или набегающего потока; внутреннее тепловое сопротивлениеRвнприбора между рабочей областью и корпусом; способ крепления прибора к радиатору, который характеризуется тепловым сопротивлениемRкконтакта.
Рис.2.5. Радиаторы воздушного охлаждения.