Расчет теплового режима

Большинство радиотехнических устройств, потребляя от источников питания мощность, измеряемую десятками, а иногда и сотнями ватт, отдают полезной нагрузке от десятых долей до единиц ватт. Остальная электрическая энергия, подводимая к аппарату, превращаясь в тепловую, выделяется внутри аппарата. Температура нагрева аппарата оказывается выше температуры окружающей среды, в результате чего происходит процесс отдачи теплоты в окружающее пространство. Этот процесс идет тем интенсивнее, чем больше разность температур аппарата и окружающей среды.

Специалисты в области создания новых радиоэлектронных аппаратов знают, что расчеты теплового режима аппаратов столь же необходимы, как и расчеты, связанные с функциональным назначением их.

Интуитивные методы проектирования РЭС и в частности реализация нормального теплового режима складывались годами. Такой подход в настоящее время оказывается не в состоянии обеспечить выбор в исключительно сжатые сроки безошибочных, близких к оптимальным решений.

Известно, что надежность элементов радиоэлектронной аппаратуры сильно зависит от температуры окружающей среды. Для каждого типа элемента в технических условиях указывается предельная температура, при превышении которой элемент нельзя эксплуатировать. Поэтому одна из важнейших задач конструктора радиоэлектронной аппаратуры состоит в том, чтобы обеспечить правильные тепловые режимы для каждого элемента.

Исходные данные для расчёта:

1) - размеры корпуса блока, перпендикулярные направлению обдува, мм.:

L1=331, L2=471;

размер корпуса блока в направлении продува, мм.: L3=147;

) мощность, рассеиваемая в блоке ≤150Вт;

3) мощности рассеивания элементов:

в блоке имеется 10 модулей. Принимаем все модули как единый элемент с равномерно размещенными деталями.

) площади поверхностей элементов:

- Sпл=0,27м2; - площадь занимаемая модулями;

) коэффициент заполнения блока КЗ= 0,43;

) расстояние в направлении движения воздуха от входного сечения до места расположения модулей, мм:

l = 73;

7) температура охлаждающего воздуха на входе: 323К (50°С);

8) допустимая температура элемента:

в нашем случае предельная температура для всех элементов Тпр=358К (85 ОС)

) скорость охлаждающего воздуха: 0,5 м/с.

Расчёт выполнен в соответствии с методикой, изложенной в учебном пособии Раткопа Л. Л., Спокойного Ю. Е. [3].

) Определяем массовый расход воздуха по формуле

,

где F - площадь поперечного сечения проёма, перпендикулярного направлению обдува, r и u - соответственно средние в этом сечении плотность и скорость воздуха.

) Определяем средний перегрев воздуха в блоке по формуле:

) Определяем площадь поперечного сечения в направлении продува сечения корпуса блока

4) По графикам определяем

Рис.1 «Зависимость m1 от расхода воздуха» m1 = 2*10-3

Рис.2 «Зависимость m2 от поперечного сечения корпуса аппарата»

m2 = 2

Рис.3 «Зависимость m3 от пути движения воздуха» m3 = 6,4

Рис.4 «Зависимость m4 от Кз» m4=0,9

) Рассчитываем перегрев нагретой зоны:

;

Читайте также

Проектирование мультивибратора на трёх логических элементах серии КМОП
Генераторы - специальные элементы цифровых устройств, предназначенные для формирования последовательности электрических сигналов различной формы. Генераторы обеспечивают работу цифровог ...

Обучающая подсистема для лабораторного исследования характеристик замкнутых САУ в среде интернет
В последние десятилетия в зарубежных системах образования произошли существенные изменения, обусловленные бурным развитием научно-технического прогресса и его воздейст ...

Проектирование аппаратного обеспечения одноплатных микроконтроллеров
Задание: В заданной РЭС осуществить управляющую функцию по одному из заданных параметров с помощью контроллера, построенного на МПК, разработать электрическую принципиальную схему проект ...