2.5. Выбор радиатора

Рис.2.6. Температурное поле радиатора (1) и прибора (2).

Проектируемый радиатор должен удовлетворять некоторым дополнительным требованиям: иметь малую массу и габариты, выполнять свои функции при наименьшем расходе воздуха, если требуется принудительное охлаждение и т.п.

На рис.2.6 представлена схема соединения тепловых сопротивлений между рабочей областью и окружающей средой, из которой следует:

t_p-t_c=(t_p-t_k)+(t_k-t_и)+(t_и-t_c),

t_и-t_c=(t_p-t_c)-Ф(R_вн+R_к).

Структура тепловой модели системы электронный элемент-радиатор-кулер-окружающая среда приведена на рисунке 2.7.

Рис. 2.7. Структура тепловой модели.

Назначение элементов тепловой модели, приведенной на рис.2.7:

0-базовый (нулевой узел); 1- узел, моделирующий температуру электронного элемента; 2-узел, моделирующий температуру окружающей среды (воздуха); P- источник тепловой мощности;T– источник постоянной температуры окружающей среды;R52-1 тепловое сопротивление конвективной ветви радиатор-окружающая среда.

4. Варианты заданий к лабораторной работе

Таблица

Вари-ант (по спис-ку груп-пы)	Размеры электронного элемента (мм)	Мощность, выделяемая электронным элементом (Вт)	Допустимая температура электронного элемента	Темпера-тура окружа-ющей среды
1	50*50	100	90	50
2	50*45	90
3	50*40	80
4	45*45	70
5	45*40	60
6	50*50	80	85	45
7	50*45	70
8	50*40	60
9	45*45	50
10	45*40	40
11	50*50	70	80	50
12	50*45	60
13	50*40	50
14	45*45	40
15	45*40	30
16	50*50	50	75	45
17	50*45	45
18	50*40	30

Продолжение таблицы

19	35*45	25
20	35*30	20
21	35*35	30	90	45
22	40*35	40
23	40*40	50
24	45*40	60
25	45*45	70
26	50*45	80
27	50*50	90

Для группы АП-91 радиатор пластинчатый, для группы Структура тепловой модели АП-92 радиатор штырьково-игольчатый.

5. Порядок выполнения работы

• установить на компьютере систему программирования Delphi-7 (полную версию), т.к. в программе используются описания на ней некоторых классов;

- переписать на жесткий диск каталог Pilotс программой расчета;

- запустить программу (файл ShMaker.exe);

- произвести настройку каталогов (пункт меню “Настройка”), указав пути к рабочему каталогу (c:\Pilot\Rabota\) и к каталогу базы данных (c:\Pilot\Bd\);

- выбрать тепловой тип расчета и открыть новый файл для формирования модели теплообмена (“файл-новый-тепло”);

• используя кнопку “добавить” (надпись высвечивается при подведении к ней курсора, а на кнопке имеется рисунок с изображением резистора со знаком + над ним) вводить поочередно графические изображения элементов тепловой модели:

• используя пункт подменю “Узел” расставить на экране узлы модели (перетаскивая их мышкой) в соответствии с подготовленным эскизом модели теплообмена нумеруя их последовательно начиная с единицы, при этом узлы с одинаковым номером можно дублировать в разных местах модели для удобства проведения соединений;

• используя пункт подменю “Нулевой узел” расставить на экране базовые (общие) узлы модели, которые имеют номер “0”;

• используя пункт меню “добавить”- “вынужденная конвекция” – “обдув оребренной поверхности (пластинчатое оребрение или игольчато-штырьевое в зависимости от задания)” ввести параметры конструкции конвективной ветви теплообмена радиатора с окружающим воздухом, выбрав в качестве материала радиатора алюминий технический, давление воздуха 760 мм.рт.ст.; полученную ветвь пронумеровать и подсоединить между узлом, моделирующим радиатор и узлом, моделирующим температуру окружающего воздуха, используя кнопку “Соединить” (на ней имеется рисунок в виде желтого карандаша) и захватив мышкой конец соединяемой линии одного элемента не отпуская левой кнопки мышки тянуть ее до места соединения с линией другого элемента, после чего щелкнуть левой кнопкой мышки для окончания соединения; элементы модели для удобства соединений можно поворачивать используя пункт меню “Тепло”-“повернуть”;

• используя пункт меню “добавить”- “источники мощности” – “источники постоянной мощности” ввести в модель источники тепловых мощностей в узлах модели и подсоединить их между этими узлами и нулевым узлом;

• используя пункт меню “добавить”- “источники температуры” – “источник постоянной температуры” ввести в модель источник температуры окружающей среды (воздуха), задав его температуру и подсоединив его между узлом, моделирующим температуру окружающей среды и нулевым узлом.

На этом формирование модели заканчивается. Для удаления соединения или элемента модели его необходимо выделить мышкой и нажать на кнопку “Удалить” (имеет рисунок в виде пересекающихся красных линий). Для изменения параметров элемента модели его необходимо выделить мышкой и изменить необходимый параметр с помощью меню “тепло” – “параметры элемента”. Полученную модель необходимо сохранить в файле с выбранным именем и расширением .shhв папке “Rabota”.

Произвести расчет стационарного теплового режима (“тепло” – “расчет” – “стационарный расчет” или кнопка с рисунком треугольника на главной панели). Проанализировать результаты расчета и, если температура транзистора превышает допустимое значение, увеличить площадь оребрения радиатора, определяемую количеством и геометрическими размерами ребер или штырьков радиатора. В этом случае можно также увеличить скорость потока воздуха, обдувающего радиатор (если размеры радиатора более чем в два раза превышают размеры электронного элемента). Если же температура транзистора значительно меньше допустимого значения, то необходимо уменьшить площадь оребрения радиатора приближая температуру транзистора к предельно допустимому значению. После изменения параметров радиатора повторить расчет. Указанные выше действия производить до тех пор пока расчетная температура транзистора не будет менее чем на один градус отличаться от предельно допустимой.