4.1.1. 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. Коэффициенты находят с помощью компьютера по температуредля 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. Вычисляют по формуле функцию

.

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 разброс >5%, то принимают , и повторяют вычисления с п.2. При разбросе ≤ 5% расчеты прекращают, и полагают, что . Температура будет входить исходной величиной при расчете температуры нагретой зоны.

Пример расчетов

Исходные данные:размеры кожуха= 0,3 м; = 0,33 м;= 0,28 м; температура среды = 10 ^ОС; степень черноты кожуха = 0,5; рассеиваемая мощность = 200 Вт; давление воздуха = 300 мм. рт. ст.

Предварительные расчеты:площадь верха равна 0,099 м², бока – 0,3528 м², площадь кожуха полная – 0,5508 м².

Расчет температуры поверхности кожуха герметичного блока

№ п/п	Обозначение	Цикл 1	Цикл 2
1		50	55,98
2		60	65,98
3		35	37,99
4	-верх	1,108 10^8	1,1869 10^8
5	Закон	0,3333	0,3333
6		1,588	1,588
7		7,607	7,844
8		4,096	4,224
9	-бок	9,0150 10^07	9,6503 10^7
10	закон	0,3333	0,3333
11		1,588	1,588
12		5,851	6,034
13		4,093	4,221
14		3,148	3,247
15		2,204	2,273
16		0,4052	0,4179
17		1,110	1,145
18		0,2182	0,225
19		1,7344	1,788
20		6,673	6,880
21		3,336	3,440
22		1,837	1,894
23		3,572	3,683
24		55,984	54,29
25		65,984	64,29
26		9,069	2,626

Температура кожуха равна 64,29^ОС.

4.1.2. 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 нагретой зоны

.

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

.

18. Если , то расчеты повторяют с п.2 для температуры .

Пример расчетов

Исходные данные:

размеры аппарата = 0,4 м, = 0,35 м, = 0,38 м; высота нагретой зоны = 0,114 м; толщина прослойки 1= 0,1862 м; температура кожуха аппарата= 40 ^ОС; мощность= 200 Вт; давление воздуха -= 400 мм. рт. ст.; степень черноты внутренней поверхности кожуха = 0,6; степень черноты зоны= 0,55; коэффициент ориентации = 1,3 (при = 1,3 прослойка 1 находится сверху, при = 1 шасси вертикальное, это означает поворот блока на правый бок).

Предварительные расчеты: = 0,14м²; = 0,171м²; = 0,451м²; = 0,8499м²; = 0,0798 м; = 0,3741 м; = 0,497; =0,2132;= 0,5305; = 0,4604.

Расчет температуры нагретой зоны

№ п/п	Обозначения единицы	Цикл 1	Цикл 2
1		60	51,25
2		100	91,25
3		70	65,62
4		9,227	8,861
5		4,248	4,080
6		1,916	1,8401
7		3,575	3,575
8		11,768	11,35
9		2,960 10^-2	2,928 10^-2
10		0,3709	0,3669
11		6,069	5,862
12		600	600
13		8,537	8,239
14		0,2662	0,2662
15		4,403	4,252
16		1,195	1,153
17		0,7529	0,7272
18		3,767 10^-2	3,727 10^-2
19		1,985	1,918
20	+	3,901	3,758
21		51,25	53,21
22		91,25	93,21
23		9,580	2,1

Температура нагретой зоны равна 93,21 ^ОС.

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 [1].