Климатические воздействия:

Климат – это характерная для данного региона совокупность типичных изменений атмосферных процессов, обусловленная географическими координатами, строением земной поверхности, а также наличием морей и океанов.

Различают следующие климатические факторы:

• воздействие тепла или холода;

• давление;

• относительная влажность;

• роса и обледенение;

• морской туман;

• пыль и песок;

• солнечная радиация;

• плесневые грибки.

Для нашего климатического пояса нормальными условиями считаются: температура воздуха (2510)С; давление 630-800 миллиметров ртутного столба или (1,36-10,6)10⁴Па; влажность (45-85)%. Если температура воздуха больше 30С, то влажность не должна превышать 70%.

ГОСТом 15150-89 регламентируются значения факторов различных макроклиматических районов:

1) Умеренный климат: tС=(+40…-40)С;

2. Холодный климат: температура от –45С;

3. Тропический влажный климат: температура свыше 20С при влажности 80%;

4. Тропический сухой климат: температура свыше 40С при влажности <70%;

5. Умеренный холодный морской климат: tС=(+20…-40)С, морской туман;

6. Тропический морской климат: температ. >20С, влажность 80%, морской туман.

Аппаратура, работающая в тропическом влажном и тропическом сухом климате, имеет обозначение «Т»; аппаратура, работающая во всех наземных районах обозначается буквой «О»; аппаратура для морского климата – «ОМ»; для всех климатических районов – «В».

Тепловые воздействия и их характеристики. Тепловые модели блоков

Теплофизическое конструирование – это обеспечение теплового установившегося режима, при котором температура внутри блока не превышает максимально допустимую температуру наиболее чувствительного элемента. Все ЭРЭ можно разделить на две группы: термоактивные элементы, которые выделяют тепло, не изменяя своих параметров и термочувствительные элементы, параметры которых изменяются с изменением температуры.

Методы переноса тепла:

1. Кондукция – передача тепла в твёрдом теле за счёт молекулярного движения. Кондукция подчиняется закону Фурье: Q_T=(/l_T)(T₁-T₂)S_T, где Q_T – мощность теплопередачи [Вт];  – коэффициент теплопроводности [Вт/мК]; Т₁ и Т₂ – температура нагретого и охлаждённого участка [K]; S_T – площадь теплопроводности [м²]; l_T – длина теплового пути [м]. Как правило, стремятся максимизировать Q_T, то есть увеличить теплообмен. Для увеличения мощности теплового потока необходимо:

1. Иметь материалы с высоким коэффициентом теплопроводности (металлы);

2. Обеспечить максимальную площадь теплопроводности, что достигается путём применения игольчатых и пластинчатых конструкций радиаторов;

3. Добиться минимальной длины теплового пути от нагр. участка к охлаждённому;

4. Получить максимальную разность Т₁ и Т₂, для чего с помощью криогенных устройств снижают температуру Т₂.

2. Излучение – передача тепла посредством преобразования тепловой энергии в электромагнитную энергию инфракрасного диапазона. При встрече с преградой, такая энергия вновь преобразуется в тепловую. Излучение подчиняется закону Стефана-Больцмана: Q_л=_л(T_К-T_С)S_л, где Q_л – мощность теплового потока [Вт];  – коэффициент теплопередачи излучением [Вт/м²К]; Т_К и Т_С – температура нагретого тела и охлаждающей среды [K]; S_T – площадь испускающей поверхности [м²].

Коэффициент теплопередачи излучением выражается следующей формулой:

где 5,67 – коэффициент излучения абсолютно чёрного тела; _п – приведённая степень черноты, зависящая от состояния поверхности металла (0<_п<1). Приведённая степень черноты определяется излучающей и поглощающей поверхностями: _п=[(1/₁)+(1/₂)-1]^-1. Если ₁>>₂, то _п₂; в случае, когда ₁ и ₂ стремятся к единице _п₁₂.

Особенности использования теплового излучения:

1. Тепловое излучение используется при теплоотводе от радиаторов. В этом случае радиаторы покрывают тёмной матовой эмалью для увеличения мощности потока;

2. Для получения равномерного теплового поля внутри замкнутого объёма используются тепловые экраны. Поглощающие экраны выполняются из материалов, у которых значение _п близко к единице. Отражающие тепловые экраны выполняют из светлых металлов с полированной поверхностью. Тепловые экраны могут применяться для защиты термочувствительных ЭРЭ;

3. Для защиты теплоизлучающих объектов используются замкнутые сплошные экраны. Такие экраны применяются для мощных генераторных ламп и трансформаторов.

3. Конвекция – это передача тепла в среде газа или жидкости, возникающая в результате соприкосновения с нагретыми или охлаждёнными телами. Q_К=_К(T_К-T_С)S_К, где Q_К – мощность потока конвекции [Вт];  – коэффициент теплопередачи конвекцией [Вт/м²К]; Т_К и Т_С – температура нагретого тела и охлаждающей среды [K]; S_К – площадь поверхности конвекции [м²]. Конвекция бывает свободной и искусственной:

1. Свободная конвекция имеет место при нагреве частиц и их естественном перемещении вверх. Нагретые частицы заменяются более холодными, за счёт чего происходит перемешивание среды;

2. Искусственная конвекция – это принудительный вид охлаждения посредством интенсивного перемешивания теплопроводящей среды.

Различают три режима конвекции: ламинарный, переходный и турбулентный.

Под ламинарным режимом конвекции понимают тот режим, при котором частицы вдоль поверхности движутся параллельно друг другу, не образуя завихрений.