Пример расчетов
Исходные данные:
=0,3
;
=0,25
;
=0,24
;
=20,0
;
=0,7;
=250,0
;
=0,65;
=0,6;
=0,24
;
=0,25
;
=0,144
;
=0,5222
;
=0,11
;l'=0,02
;
=-10,0
;
=
10,0
.
Предварительные расчеты:
= 0,414
;
= 0,2611
;
= 0,4984;
= 0,024
.
Расчет температуры нагретой зоны
|
№ п/п |
Обозначение |
Цикл 1 |
Цикл 2 |
Цикл 3 |
|
1 |
|
35,63 |
35,02 |
35,02 |
|
2 |
|
34,41 |
34,41 |
34,71 |
|
3 |
|
35,02 |
34,71 |
34,86 |
|
4 |
|
76,88 |
71,44 |
75,78 |
|
5 |
|
1,247 |
1,127 |
1,115 |
|
6 |
|
3,292 10-03 |
2,977 10-03 |
2,945 10-03 |
|
7 |
|
1,00510+03 |
1,00510+03 |
1,00610+03 |
|
8 |
|
3,311 |
2,994 |
2,963 |
|
9 |
|
51,5 |
50,2 |
50,8 |
|
10 |
|
198,5 |
199,7 |
199,1 |
|
11 |
|
59,96 |
66,71 |
67,2 |
|
12 |
|
10,0 |
10,0 |
10,0 |
|
13 |
|
39,98 |
43,35 |
43,6 |
|
14 |
|
2,74310-02 |
2,76710-02 |
2,76910-02 |
|
15 |
|
1,69810-05 |
1,73210-05 |
1,73410-05 |
|
16 |
|
3,226 |
3,221 |
3,221 |
|
17 |
|
1,330 |
1,333 |
1,333 |
|
18 |
|
-6,62 |
-11,52 |
-11,64 |
|
19 |
|
44,82 |
38,71 |
39,19 |
|
20 |
|
205,7 |
211,2 |
210,8 |
|
21 |
|
12,48 |
12,47 |
12,47 |
|
22 |
|
6,521 |
6,516 |
6,515 |
|
23 |
|
31,45 |
32,42 |
32,35 |
|
24 |
|
71,44 |
75,78 |
75,96 |
|
25 |
|
7,903 |
8,057 |
8,069 |
|
26 |
|
3,939 |
4,016 |
4,022 |
|
27 |
|
1,029 |
1,049 |
1,05 |
|
28 |
|
37,46 |
43,06 |
43,15 |
|
29 |
|
7,075 |
6,077 |
0,229 |
%
Средняя температура нагретой зоны равна
75,96
.
Ориентировочное значение температуры ЭРЭ можно рассчитать по формуле
.
(4.4.17)
В выражении (4.4.17)
и
- мощности, рассеиваемые с единицы
поверхности ЭРЭ и поверхности нагретой
зоны;
- расстояние от ввода воздуха до элемента;
- протяженность нагретой зоны в направлении
воздушного потока.
Рассмотренный выше алгоритм без всяких ограничений применим для РЭС с принудительной вентиляцией. При использовании естественной вентиляции скорость потока воздуха не будет постоянной, как в случае принудительной вентиляции, и будет зависеть от подводимой мощности и особенностей конструкции.
На рис. 4.4.2 представлен радиоэлектронный аппарат в перфорированном кожухе, шасси которого ориентировано горизонтально, а перфорационные отверстия размещены на боковой поверхности выше и ниже шасси и непосредственно на шасси. Чем больше расстояние между центрами отверстий для входа и выхода воздуха, тем выше будет эффективность охлаждения.
Рис. 4.4.2. Радиоэлектронный аппарат в перфорированном
кожухе (а) и его тепловая модель (б)
При естественной вентиляции неизвестным является расход воздуха через аппарат. Этот расход воздуха зависит от соотношения температуры воздуха во внутреннем объеме аппарата и его температурами на входе и выходе, а также от площади отверстий для воздушного потока в кожухе и шасси.
В работе [2] показано, что массовый расход воздуха связан с температурой и геометрическими размерами аппарата выражением
,
(4.4.18)
где
- коэффициент расхода воздуха (для
перфорированного кожуха
= 0,65);
- площадь отверстий в 1-ой, 2-ой областях
кожуха и в шасси,
- среднее расстояние между отверстиями
в верхней и нижней части кожуха;
,
,
,
- абсолютные температуры среды, воздуха
в аппарате, нагретой зоны и воздуха на
выходе,
- плотность воздуха на входе в аппарат.
Как видно из уравнения (4.4.18), для расчета
расхода воздуха необходимо знать
,
,
,
.
Поэтому предлагается воспользоваться
следующей методикой. Если среднеобъемная
температура воздуха в аппарате близка
к 40
,
а температура среды к 200С, то расход
воздуха можно оценить по формуле
,
(4.4.19)
где
- среднее расстояние между входными и
выходными отверстиями;
;
(4.4.20)
,
,
- суммарная площадь отверстий для прохода
воздуха на входе, в шасси и на выходе;
- средняя площадь поперечного сечения
аппарата, свободная для прохода воздуха.
После расчета расхода воздуха по формуле
(4.4.19) нужно воспользоваться описанным
ранее алгоритмом расчета теплового
режима, а затем рассчитать расход воздуха
по более точной формуле (4.4.18), и опять
провести расчет теплового режима по
указанному алгоритму. Условием окончания
расчетов будет разброс величины
двух соседних циклов менее допустимого
значения.