- •Глава 1. Основы расчета тепловых процессов в приборах. 4
- •Глава 2. Расчет теплового режима рэа. 13
- •Введение
- •Глава 1. Основы расчета тепловых процессов в приборах.
- •1.1. Перенос тепла при естественной конвекции.
- •Теплоотдача плоской и цилиндрической поверхностей.
- •Теплоотдача в ограниченном пространстве.
- •1.2. Перенос тепла излучением.
- •1.3. Перенос тепла теплопроводностью.
- •1.4. Перенос тепла при принудительной конвекции.
- •Глава 2. Расчет теплового режима рэа.
- •2.1. Выбор системы охлаждения прибора.
- •2.2. Расчет средней температуры герметичного корпуса методом последовательных приближений.
- •Рекомендуемая литература:
- •Приложения
Теплоотдача плоской и цилиндрической поверхностей.
Если определяющий размер (L,мм) плоской и ли цилиндрической поверхности и ее температурный напор t-tc удовлетворяют неравенству :
[град], (1.4)
то движение жидкости подчиняется закону 1/4 степени. В противном случае имеет место теплообмен по закону 1/3 степени.
Пусть теплообмен подчиняется закону 1/4, тогда коэффициент теплоотдачи будет определятся следующими формулами:
а) для вертикальной поверхности:
(1.5.1)
б) для горизонтально ориентированной поверхности, обращенной нагретой стороной вверх
(1.5.2)
в) для горизонтально ориентированной поверхности, обращенной нагретой стороной вниз
(1.5.3)
В коэффициент А2 вошли все физические параметры среды:
(1.5.4)
Пусть теплообмен подчиняется закону 1/3.
а) для вертикальной поверхности:
(1.6.1)
б) для горизонтально ориентированной поверхности, обращенной нагретой стороной вверх
(1.6.2)
в) для горизонтально ориентированной поверхности, обращенной нагретой стороной вниз
(1.6.3)
В коэффициент А3 вошли все физические параметры среды:
(1.6.4)
Пример 1.1.
Определить конвективный коэффициент теплоотдачи вертикального диска диаметром h= 100 мм. Средняя температура диска t = 100C, температура среды tc = 60C, давление воздуха нормальное, конвекция естественная.
Решение.
Определяем закон теплообмена:
[град]
Следовательно теплообмен подчиняется закону 1/4.
tm = 0,5 (100 +60) = 80C
Находим А1 = 1,29
По формуле находим значение коэффициента теплоотдачи
[Вт/м2 град]
Пример 1.2.
Определить конвективный коэффициент теплоотдачи вертикально ориентированной плоскости высотой h = 0,6 м. Средняя температура плоскости ts = 80 C, температура среды tc = 20 C. Конвекция естественная, давление воздуха нормальное.
Решение.
Определяем закон теплообмена:
[град]
т.е. теплообмен подчиняется закону 1/3. Тогда
к =1,49 - 601/3 = 1,49 3,92 = 5,85 [Вт/м2 град]
Теплоотдача в ограниченном пространстве.
Сложный процесс теплообмена принято рассматривать как случай передачи тепла теплопроводностью. Вводится эквивалентный коэффициент теплопроводности между пластинами k:
плоская прослойка ;
цилиндрическая прослойка ;
где - ширина прослойки, d1 d2 - диаметры внутренней и внешней границы прослойки, м; индекс m указывает, что значения нужно брать при температуре tm=(t1+t2)/2.
Коэффициент определяется исходя из произведения чисел Gr и Pr:
при GrPr 1000 =1;
при GrPr 1000
где
Для случая /L 0,2:
(1.7)
где ; L=(l1 l2)1/2.
Для горизонтальной прослойки N=1,3, для вертикальной N=1.
Пример 1-3.
Рассчитать конвективный коэффициент теплопередачи для ограниченной прямоугольной прослойки, толщиной =40 мм, длиной и шириной 200 мм.. Температура нагретой поверхности t1=100C, и t2 =20C. Прослойка ориентирована горизонтально и заполнена воздухом.
Решение.
Определяем среднюю температуру tm = (t1+t2)/2 = (100+20)/2=60C
L= 200 мм, /L= 40/200 = 0,2
По формуле находим значения A4 и коэффициентов теплопередачи:
А4= 0,604
вm/м град