АТП - Справочные материалы / Методика расчёта пластинчатых радиаторов
.docМетодика расчета пластинчатых радиаторов
Исходными данными для расчета радиатора должны быть: тип полупроводникового прибора (ПП) или интегральной микросхемы (ИМС), его максимальная рассеиваемая мощность , предельно допустимая температура p-n–перехода , предельно допустимая температура корпуса , тепловое сопротивление между переходом и корпусом , тепловое сопротивление между переходом и средой , максимально допустимая температура окружающей среды (или температура корпуса прибора), установочные размеры ПП или ИМС и способ охлаждения (естественное, конвекция, принудительный обдув и т.д.).
Рекомендуется следующая последовательность расчета радиатора:
-
По справочнику находятся , , , , , .
-
По Таблице П1.1 выбирается материал и удельное тепловое сопротивление пасты (клея).
-
Из справочников по транзисторам, диодам или ИМС находится площадь основания ПП или ИМС под пасту, например, для основания круглой формы:
м,
где – диаметр основания ПП или ИМС берётся в миллиметрах.
-
Определятся тепловое сопротивление пасты (клея):
,
где – тепловое сопротивление между пастой (клеем) и радиатором.
-
Выбирается высота пластины (см. рис. П1.1а).
-
По графику (см. рис. П1.2) для заданной высоты определяется коэффициент неравномерности температуры пластинчатого радиатора .
-
Определяется допустимая средняя поверхностная температура радиатора и его перегрев:
.
-
Для вертикально ориентированной поверхности радиатора высотой определяется коэффициент теплообмена при естественной конвекции
,
где – коэффициент, определяемый по Таблице П1.2.
-
Определяется коэффициент теплообмена излучением по формуле:
,
где – степень черноты поверхности радиатора, обращенной в окружающую среду; – функция облученности поверхности радиатора, обращенной в окружающую среду; – функция градиента температур между и , значение которой определяется по Табл.П1.5, в которой ; .
-
Находится суммарный коэффициент теплообмена
.
-
Определяется площадь теплоотдающей поверхности радиатора
-
В соответствии с Таблице П1.4 задаётся толщина пластины .
-
Определяется ширина пластины :
.
В результате расчета определяются размеры пластинчатого радиатора:
.
Приложение 1
|
||
Таблица П1.1 |
||
Удельное тепловое сопротивление электроизоляционных прокладок |
||
Материал прокладки |
Толщина прокладки δ, мкм |
Удельное тепловое сопротивление, Ryд,10–4 K·м2/Bт |
Без прокладки |
– |
1,14...1,52 |
Без прокладки, с пастой КПТ-8 |
– |
0,38...0,76 |
Без прокладки со смазкой ЦИАТИМ |
– |
1,14...1,33 |
Без прокладки, поверхность теплоотвода оксидирована, покрытие лаком УР-231 |
– |
6,85 |
Без прокладки, поверхность теплоотвода оксидирована, лакокрасочное покрытие |
– |
7,0 |
Без прокладки, со смазкой ПМС-200 |
– |
1,14 |
Слюда двухслойная (2-30), (2-25), (2-20), (2-15) без пасты |
60, 50, 40, 30 |
3,23, 2,39, 2,24, 1,98 |
Слюда двухслойная с пастой КПТ-8 между всеми контактными поверхностями |
60, 50, 40, 30 |
1.52, 1,14, 1,03, 0,83 |
Капроновая сетка с пастой КПТ-8 |
35, 150 |
9,12, 7,5 |
Лавсановая сетка |
<10 |
4,34 |
Лавсановая сетка о пастой КПТ-8 |
200 |
7,98 |
Алюминиевая прокладка глубоко оксидированная: |
|
|
без пасты |
1000 |
8,75 |
с пастой КПТ-8 |
1000 |
3,42 |
Триацетатная пленка с пастой КПТ-8 |
50 |
2,85 |
Таблица П1.2 |
|||||||||||
Значения коэффициента А для воздуха |
|||||||||||
,°С |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
60 |
80 |
100 |
120 |
140 |
150 |
|
1,42 |
1,40 |
1,38 |
1,36 |
1,34 |
1,31 |
1,29 |
1,27 |
1,26 |
1,25 |
1,245 |
Таблица П1.3 |
|||
Степень черноты различных поверхностей |
|||
Материал |
Степень, ε |
Материал |
Степень, ε |
Алюминий полированный |
0,04–0,06 |
Никель окисленный при 600°С |
0,37–0,48 |
Алюминий сильно окисленный |
0,2–0,31 |
Окись никеля |
0,59–0,86 |
Алюминиевая фольга (без масла) |
0,09 |
Титан |
0,63 |
Дюралюминий Д16 |
0,37–0,41 |
Краски эмалевые, лаки различных цветов |
0,92 |
Силуминовое литье (в песчаной форме) |
0,31–0,33 |
Краски матовые различных цветов |
0,92–0,96 |
Силуминовое литье (в кокильной форме) |
0,16–0,22 |
Лак черный матовый |
0,96–0,98 |
Анодированные алюминиевые сплавы для радиаторов |
≥ 0,85 |
Краска защитно-зеленая |
0,9 |
Сталь полированная |
0,066 |
Краска бронзовая |
0,51 |
Сталь сильно окисленная |
0,8–0,82 |
Краска алюминиевая |
0,28 |
Латунь прокатанная |
0,06 |
Окись металлов |
0,4–0,8 |
Латунь тусклая |
0,22 |
Золото |
0,1 |
Медь окисленная |
0,6 |
Золото тщательно полированное |
0,02–0,03 |
Медь полированная |
0,03 |
Стекло |
0,91–0,94 |
Окись магния |
0,2 |
Резина твердая |
0,95 |
Никель технический чистый полированный |
0,07–0,09 |
Резина мягкая, шероховатая |
0,86 |
Таблица П1.4 |
|||||||
Рекомендации по выбору материалов |
|||||||
Тип радиатора и условия теплообмена |
Рассеиваемость, Вт |
Размеры радиатора, 10-3 м |
Примечание (рекомендации) |
||||
Толщина основания |
Высота ребер (штырей) |
Размеры основания |
Шаг между ребрами |
Высота радиатора |
|||
Пластинчатый радиатор (естественная конвекция) |
до 5 |
3–1 |
– |
до 100×100 |
– |
– |
Основание целесообразно делать квадратным |
Ребристый радиатор: а) естественная конвекция |
5–20 |
3–6 |
8–32 |
до 150×150 |
8–14 |
– |
Толщина ребра не более 1–2 мм |
б) вынужденная конвекция |
до 100 |
3–6 |
8–32 |
до 150×150 |
4–6 |
– |
Таблица П1.5 |
|||||||||||||||
Значения функции f(T1,T2) |
|||||||||||||||
T1, C |
T2, C |
||||||||||||||
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
|
10 |
5,03 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
5,16 |
5,32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
5,31 |
5,45 |
5,59 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
5,45 |
5,59 |
5,76 |
5,90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
5,59 |
5,76 |
5,90 |
6,05 |
6,20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35 |
5,76 |
5,90 |
6,05 |
6,20 |
6,35 |
6,51 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
5,90 |
6,06 |
6,20 |
6,35 |
6,51 |
6,60 |
6,82 |
|
|
|
|
|
|
|
|
45 |
6,05 |
6,20 |
6,35 |
6,51 |
6,66 |
6,83 |
7,00 |
7,14 |
|
|
|
|
|
|
|
50 |
6,20 |
6,35 |
6,51 |
6,67 |
6,83 |
7,00 |
7,17 |
7,35 |
7,50 |
|
|
|
|
|
|
60 |
6,65 |
6,70 |
6,87 |
7,04 |
7,19 |
7,35 |
7,51 |
7,69 |
7,87 |
8,05 |
|
|
|
|
|
70 |
6,90 |
7,06 |
7,21 |
7,39 |
7,55 |
7,72 |
7,86 |
8,05 |
8,24 |
8,42 |
8,80 |
|
|
|
|
80 |
7,27 |
7,44 |
7,59 |
7,75 |
7,80 |
8,07 |
8,26 |
8,45 |
8,65 |
8,83 |
9,20 |
9,62 |
|
|
|
90 |
7,63 |
7,82 |
7,98 |
8,13 |
8,31 |
8,49 |
8,67 |
8,86 |
9,04 |
9,25 |
9,65 |
10,03 |
10,46 |
|
|
100 |
8,03 |
8,19 |
8,37 |
8,53 |
8,72 |
8,91 |
9,09 |
9,28 |
9,46 |
9,66 |
10,08 |
10,49 |
11,91 |
11,36 |
|
110 |
8,43 |
8,60 |
8,79 |
8,97 |
9,15 |
9,33 |
9,51 |
9,71 |
9,90 |
10,10 |
10,51 |
10,93 |
11,38 |
11,82 |
12,30 |
120 |
8,85 |
9,02 |
9,20 |
9,40 |
9,56 |
9,77 |
9,98 |
10,17 |
10,35 |
10,56 |
11,01 |
11,42 |
11,87 |
12,31 |
12,80 |
130 |
9,30 |
9,49 |
9,65 |
9,88 |
10,01 |
10,22 |
10,41 |
10,62 |
10,81 |
11,02 |
11,42 |
11,90 |
12,37 |
12,87 |
13,32 |
140 |
9,75 |
9,95 |
10,12 |
10,30 |
10,50 |
10,72 |
10,90 |
11,10 |
11,31 |
11,51 |
11,94 |
12,4 |
12,89 |
13,40 |
13,85 |
150 |
10,20 |
10,39 |
10,57 |
10,77 |
10,96 |
11,16 |
11,37 |
11,57 |
11,79 |
12,00 |
12,44 |
12,90 |
13,38 |
13,87 |
14,38 |