- •Тепловое проектирование радиоэлектронных средств
- •Введение
- •1. Влияние тепла и влаги на рэс и их элементы
- •1.1. Влияние температуры
- •1.2. Влияние влаги
- •2. Основы теплообмена
- •2.1. Теплообмен конвекцией
- •2.1.1. Основные положения
- •2.1.2. Теплообмен при естественной конвекции
- •2.1.2.1. Коэффициент теплоотдачи неограниченных цилиндров
- •2.1.2.2. Коэффициент теплоотдачи плоской (цилиндрической) поверхности
- •2.1.2.3. Коэффициент теплопередачи между двумя поверхностями
- •2.1.2.3.1. Коэффициент теплопередачи плоских неограниченных прослоек
- •2.1.2.3.2. Коэффициент теплопередачи ограниченных прослоек
- •2.1.3. Теплообмен при вынужденном движении жидкости
- •2.1.3.1. Коэффициент теплоотдачи при движении жидкости вдоль плоской поверхности
- •2.1.3.2. Коэффициент теплоотдачи при движении жидкости в трубах
- •2.1.3.3. Определяющий размер тел, принудительно омываемых потоком жидкости
- •2.2. Лучистый теплообмен (теплообмен излучением)
- •2.2.1. Основные понятия и определения
- •2.2.2. Законы теплового излучения
- •2.2.3. Лучистый теплообмен между телами
- •2.2.3.1. Лучистый теплообмен неограниченных поверхностей
- •2.2.3.2. Теплообмен излучением ограниченных поверхностей
- •2.2.3.4. Влияние экранов на теплообмен излучением
- •2.3. Теплообмен кондукцией (теплопроводностью)
- •2.3.1. Основные понятия. Закон Фурье
- •2.3.2. Уравнение теплопроводности Фурье
- •2.3.3. Тепловой поток через стенки
- •2.3.3.1. Плоская стенка
- •2.3.3.2. Цилиндрическая стенка
- •2.3.4. Температурное поле тел с внутренними источниками тепла
- •2.3.4.1. Плоская неограниченная стенка
- •2.3.4.2. Параллелепипед
- •3. Сложный теплообмен
- •3.1. Тепловой поток через стенки, разделяющие две среды
- •3.2. Тепловой поток в стержнях и пластинах
- •3.2.1.Тепловой поток в стержнях
- •3.2.2. Тепловой поток в пластинах
- •3.2.2.1. Пластина в виде диска
- •3.2.2.2. Прямоугольная пластина
- •3.3. Особенности теплообмена в условиях невесомости и пониженного атмосферного давления
- •4. Основные закономерности стационарных температурных полей
- •4.1. Принцип суперпозиции температурных полей
- •4.2. Температурный фон
- •4.3. Принцип местного влияния
- •4.4. Тепловые модели радиоэлектронных средств
- •4.5. Тепловые схемы системы тел
- •5. Анализ и расчет стационарных тепловых режимов рэс
- •5.1. Расчет теплового режима рэс в герметичном кожухе с крупными деталями на шасси
- •5.1.1. Расчет среднеповерхностной температуры кожуха
- •5.1.2. Расчет среднеповерхностной температуры нагретой зоны
- •5.2. Расчет теплового режима рэс с внутренней принудительной циркуляцией воздуха
- •5.3. Расчет теплового режима рэс кассетной конструкции
- •5.3.1. Расчет теплового режима рэс кассетной конструкции (группа а)
- •5.3.2. Расчет теплового режима рэс с воздушными зазорами между кассетами (группа б)
- •5.4. Расчет теплового режима вентилируемых рэс
- •6. Расчет нестационарных тепловых процессов
- •6.1. Охлаждение (нагревание) тел и системы тел без источников тепла
- •6.2. Охлаждение (нагревание) тел и системы тел c источниками энергии
- •6.3. Длительность начальной стадии
- •7. Системы обеспечения тепловыхрежимов рэс
- •7.1. Классификация сотр
- •7.2. Системы охлаждения рэс
- •7.2.1. Воздушные системы охлаждения рэс
- •7.2.2. Жидкостные системы охлаждения рэс
- •7.2.3. Испарительные системы охлаждения рэс
- •7.2.4. Кондуктивные системы охлаждения рэс
- •7.2.5. Основные элементы систем охлаждения рэс
- •7.2.5.1. Теплоносители
- •7.2.5.2. Теплообменники
- •7.2.5.3. Вентиляторы и насосы систем охлаждения
- •8. Специальные устройства охлаждения рэс
- •8.1. Тепловые трубы
- •8.2. Вихревые трубы
- •8.3. Турбохолодильники
- •8.4. Термоэлектрические охлаждающие устройства
- •9. Интенсификация теплообмена в рэс. Радиаторы и их расчет
- •9.1. Особенности теплообмена оребренных поверхностей
- •9.2. Рекомендации по конструированию радиаторов
- •9.3. Проектирование и расчет радиаторов
- •10. Теплообмен при кипении жидкостей и конденсации паров
- •10.1. Теплообмен при кипении жидкости
- •10.2. Теплообмен при конденсации паров
- •11. Влагообмен в рэс
- •11.1. Механизм поглощения влаги материалами
- •11.2. Основные закономерности переноса паров воды через полимерные материалы
5.1.1. Расчет среднеповерхностной температуры кожуха
1. Задаются температурой кожуха первого приближения . Перегрев первого приближения может иметь произвольное значение, большее нуля, например 500С.
2. Определяют температуру по формуле .
3. Определяют законы теплообмена для верхней (нижней) и боковой поверхностей.
4. Находят в таблице по коэффициенты для каждой поверхности.
5. Вычисляют по соответствующей формуле конвективные коэффициенты теплоотдачи для нормального давления воздуха для всех трех поверхностей.
6. Вычисляют конвективный коэффициент теплоотдачи для каждой поверхности с учетом давления воздуха . Пересчет проводят по формуле , где – закон теплообмена.
7. Вычисляют конвективную тепловую проводимость каждой поверхности .
8. Вычисляют суммарную конвективную тепловую проводимость всего кожуха .
9. Определяют функцию из таблицы или вычисляем по формуле [9]
.
10. Вычисляют лучистый коэффициент теплоотдачи
.
11. Вычисляют лучистую проводимость
.
12. Вычисляют полную проводимость кожуха
.
13. Определяют перегрев кожуха второго приближения
.
14. Определяется температуру кожуха второго приближения
.
15. Вычисляют разброс температур
.
Если , то принимают и повторяют вычисления с п.2. При <5 % расчеты прекращают и полагают, что . Температура будет входить исходной величиной при расчете температуры нагретой зоны.
5.1.2. Расчет среднеповерхностной температуры нагретой зоны
1. Задаются температурой нагретой зоны первого приближения .
2. Определяют среднюю температуру по формуле
.
3. Определяют функцию .
4. Вычисляют приведенную степень черноты
.
5. Вычисляют лучистый коэффициент теплоотдачи
.
6. Вычисляют лучистую проводимость
.
7. Вычисляют функцию по формуле
,
где .
8. Если =1, то при вычисляют , в противном случае п.8 не выполняется.
9. Определяют коэффициент теплопроводности воздуха .
10. Конвективно-кондуктивный коэффициент теплопередачи для областей 1и2определяют по формулам:
-для ограниченных прослоек
;
-для неограниченных прослоек
;
-в прослойках без конвективных процессов (горячая поверхность выше холодной - область 2при горизонтальном шасси) . Коэффициент теплопередачи между боковой поверхностью зоны и кожухом принимают равным .
11. Вычисляют , , с учетом давления
.
12. Вычисляют конвективные проводимости
.
13. Вычисляют полную конвективную проводимость
.
14. Вычисляют полную проводимость .
15. Определяют перегрев зоны второго приближения
.
16. Температура зоны второго приближения будет равна
17. Вычисляют разброс температур (погрешность вычислений) : .
18. Если , то расчеты повторяют с п.2 для температуры .
Температура поверхности нагретой зоны дает представление о средней температуре в области шасси и ЭРЭ, действительное распределение температуры внутри нагретой зоны может быть весьма неравномерным, т.е. температура отдельных ЭРЭ может существенно отличаться от среднего уровня. Эта температура зависит как от параметров, определяющих среднюю температуру нагретой зоны, так и от взаимного расположения ЭРЭ и источников тепла.
Конструктора, как правило, интересует температура не всех ЭРЭ, а только наиболее теплонагруженных. Для оценки температуры теплонагруженных ЭРЭ можно воспользоваться выражением
,
где и - мощность, рассеиваемая с единицы поверхности ЭРЭ и нагретой зоны.