- •Тепловое проектирование радиоэлектронных средств
- •Введение
- •1. Измерение температуры
- •2. Основы теплообмена
- •2.1. Теплообмен конвекций
- •2.1.1. Основные положения
- •2.1.2. Теплообмен при естественной конвекции
- •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 (теплопроводстью)
- •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. Основные закономерности стационарных температурных полей
- •3.1. Принцип суперпозиции температурных полей
- •3.2. Температурный фон
- •3.3. Принцип местного влияния
- •3.4. Тепловые модели радиоэлектронных средств
- •3.5. Тепловые схемы системы тел
- •3.6. Методика расчетов тепловых режимов рэс
- •3.7. Особенности теплообмена в условиях невесомости и пониженного атмосферного давления
- •4. Анализ и расчет стационарных тепловых режимов рэс
- •4.1. Расчет теплового режима рэс в герметичном кожухе с крупными деталями на шасси
- •4.1.1. Расчет среднеповерхностной температуры кожуха
- •Расчет температуры поверхности кожуха герметичного блока
- •4.1.2. Расчет среднеповерхностной температуры нагретой зоны
- •4.2. Расчет теплового режима рэс с внутренней принудительной циркуляцией воздуха
- •Пример расчетов
- •4.3. Расчет теплового режима рэс кассетных конструкций
- •4.3.1. Расчет теплового режима рэс кассетной конструкции (группа а)
- •4.3.2. Расчет теплового режима рэс с воздушными зазорами между кассетами (группа б)
- •Пример расчетов
- •4.4. Расчет теплового режима вентилируемых рэс
- •Пример расчетов
- •4.5. Расчет теплового режима аппарата с теплостоком
- •5. Системы обеспечения тепловых режимов рэс
- •5.1. Классификация сотр
- •5.2. Системы охлаждения рэс
- •5.2.1. Воздушные системы охлаждения рэс
- •5.2.2. Жидкостные системы охлаждения рэс
- •5.2.3. Испарительные системы охлаждения рэс
- •5.2.4. Кондуктивные системы охлаждения рэс
- •5.2.5. Система охлаждения, основанная на скрытой теплоте плавления
- •5.2.6. Основные элементы систем охлаждения рэс
- •5.2.6.1. Теплоносители
- •5.2.6.2. Теплообменники
- •5.2.6.3. Вентиляторы и насосы систем охлаждения (нагнетатели)
- •6. Специальные устройства охлаждения рэс
- •6.1. Тепловые трубы
- •6.2. Вихревые трубы
- •6.3. Турбохолодильник
- •6.4. Термоэлектрические охлаждающие устройства
- •7. Интенсификация теплообмена в рэс. Радиаторы и их расчет
- •7.1. Пластинчатые радиаторы
- •7.2. Пластинчатый радиатор в форме диска
- •7.3. Прямоугольная пластина
- •7.4.Тепловой поток в стержнях
- •7.5. Радиаторы
- •7.6. Влияние теплового контактного сопротивления на тепловой режим приборов
- •7.6.1. Влияние паст, смазок, усилия прижатия на значение теплового контактного сопротивления
- •7.6.2. Влияние электроизоляционных прокладок на тепловое контактное сопротивление
- •7.7. Рекомендации по конструированию радиаторов
- •8. Расчет нестационарных тепловых процессов
- •8.1. Охлаждение (нагревание) тел и системы тел без источников тепла
- •8.2. Охлаждение (нагревание) тел и системы тел c источниками энергии
- •8.3. Длительность начальной стадии
- •9. Влияние тепла и влаги на рэс и их элементы
- •9.1. Влияние температуры
- •9.2. Влияние влаги
- •10. Теплообмен при кипении жидкостей и конденсации паров
- •10.1. Теплообмен при кипении жидкости
- •10.2. Теплообмен при конденсации паров
- •Библиографический список
- •Содержание
- •Тепловое проектирование радиоэлектронных средств
- •119454, Москва, пр. Вернадского, 78
3.2. Температурный фон
В работе [2] рассматривается несколько отличный способ описания температурного поля системы тел. Выражение принципа суперпозиции температурных полей представляется в виде
, (4.2.1)
где - мощность источника энергии, действующая в рассматриваемомj-ом теле; - тепловой коэффициент собственноj-го тела, который зависит от условий его теплообмена с окружающими телами и средой.
Второе слагаемое в формуле (3.2.1) определяет перегрев j-го тела за счёт собственных источников тепла и называется собственным перегревом:
. (3.2.2)
Это перегрев, который имело бы тело, если бы был включен только собственный источник, а все остальные выключены.
Сумма произведений определяет перегрев, возникающий вj-ом теле за счет источников тепла всех других тел системы, кромеj-го тела, и называется наведенным перегревом
. (3.2.3)
Сумма температуры среды и наведенного перегрева называется температурным фоном j-го тела
. (3.2.4)
Температура j-го тела через температурный фон будет определяться выражением
. (3.2.5)
Выражение температурного фона (3.2.5) можно представить в несколько другой форме
, (3.2.6)
причем - тепловой коэффициент фона даннойj-ой точки, а .
Для каждого тела системы и будут различны, при этом определяется пространственным положением и условиями теплообмена рассматриваемого тела в системе тел. Следовательно, температурный фон каждого тела системы имеет свою величину.
При исследовании теплового режима РЭС, в зависимости от поставленной задачи, рассматривается температурный фон элемента в субблоке, субблока в блоке и, наконец, блока в аппарате.
3.3. Принцип местного влияния
При исследовании температурного РЭС учет условий теплообмена на границах всех тел, составляющих аппарат, может сделать задачу очень сложной и практически невыполнимой. В большинстве случаев нет необходимости знать температуру во всех точках аппарата, а достаточно рассчитать ее значение в наиболее характерных областях.
В этом случае при анализе температурного поля используется принцип местного влияния, который формулируется следующим образом: любое местное возмущение температурного поля является локальным и не распространяется на удаленные участки поля.
Это значит, что детали различной конфигурации, рассеивающие одинаковую мощность, на некотором удалении будут вызывать одну и ту же температуру, что и точечный источник той же мощности. Аналогично, группа деталей, установленных на шасси, вызовет такое же повышение температуры в отдельных участках шасси, как и равномерно распределенный по этому шасси источник энергии той же мощности. При этом, как в первом, так и во втором случае, температурное поле вблизи деталей будет сильно зависеть от размеров и конфигурации их.
Экспериментально установлено, что конфигурация области, занимаемая источником энергии, практически не влияет на характер температурного поля на расстоянии от центра этой области того же порядка, что и наибольший размер области [2].
Принцип местного влияния и принцип суперпозиции температурных полей позволяют при анализе теплового режима аппаратов заменять области, занятые источниками энергии (ЭРЭ) некоторой нагретой зоной, температурный фон в любой точке которой не зависит от формы и от размеров удаленных от этой точки деталей, способа монтажа и распределения мощности в них.