О |
Г |
Л |
А |
В |
Л |
Е |
Н |
И |
Е |
9 Обеспечение тепловых режимов ЭВА
9.1Тепловые режимы и источники выделения тепла
9.2Способы теплопередачи в аппаратуре
9.3Способы охлаждения
9.4Выбор способа охлаждения
9.5Системы охлаждения теплонагруженных элементов 9,6 Обеспечение тепловых режимов РЭА
9,1 Тепловые |
Режимы |
Температурное |
поле блока |
Виды тепловых |
режимов |
Температурный режим блока
характеризуется совокупностью температур отдельных его точек – температурным полем
42 |
|
41 |
40 |
40 |
|
80 |
60 |
70 |
60 |
|
|
|
||
38 |
|
|
|
36 |
37 |
|
|
35 |
70 |
50 |
50 |
50 |
38 |
35 |
36 |
35 |
Температурное поле блока
9,1 Тепловые |
Режимы |
Температурное |
поле блока |
Виды тепловых |
режимов |
ВИДЫ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ
|
|
НЕСТАЦИОНАРНЫЙ |
СТАЦИОНАРНЫЙ |
|
|
НЕИЗМЕННОСТЬ |
|
ЗАВИСИМОСТЬ |
ТЕМПЕРАТУРНОГО |
|
ТЕМПЕРАТУРНОГО |
ПОЛЯ ВО ВРЕМЕНИ |
|
ПОЛЯ ВО ВРЕМЕНИ |
|
|
|
|
|
|
ЭЛЕМЕНТЫ РЭА
ТЕРМОАКТИВНЫЕ
ИСТОЧНИКИ ТЕПЛА
•электронные лампы,
•п/проводниковые приборы
•резисторы
ТЕРМОПАССИВНЫЕ
НЕ ВЫДЕЛЯЮТ ТЕПЛО
•кварцевые стабилизаторы,
•термосопротивления,
• конденсаторы
9,2 Способы |
теплопередачи |
в аппаратуре |
Способы |
Тепловой поток |
Определения |
Экраны |
Уравнение |
теплопередачи |
Тепловая |
проводимость |
ФИЛЬМ |
Физический перенос тепла от нагретых элементов к холодным и в окружающую среду осуществляется тремя способами:
теплопроводностью,
тепловым излучением
тепловой конвекцией
|
Для описания трех видов теплообмена |
|
|
используется следующее соотношение: |
|
9,2 Способы |
|
|
теплопередачи |
|
|
в аппаратуре |
Ф = αS t |
|
Способы |
||
Тепловой поток |
|
|
Определения |
Ф - тепловой поток, Вт; |
|
|
||
Экраны |
α- коэффициент теплопередачи, Вт/(м*м,к); |
|
Уравнение |
||
S - площадь поверхности теплообмена, м*м; |
||
теплопередачи |
||
t - перепад температур между двумя изотермическими |
||
Тепловая |
||
проводимость |
поверхностями в теле или между двумя телами, к. |
|
ФИЛЬМ |
|
9,2 Способы |
теплопередачи |
в аппаратуре |
Способы |
Тепловой поток |
Определения |
Экраны |
Уравнение |
теплопередачи |
Тепловая |
проводимость |
ФИЛЬМ |
Теплопроводность -
имеет место при передаче тепла внутри одного тела или к другому телу, находящемуся с ним в контакте.
Тепловое излучение -
представляет собой передачу тепловой энергии в виде электромагнитных колебаний
Теплопередача конвекцией -
происходит в среде газа, воздуха или жидкостей, соприкасающихся с нагретыми или охлажденными поверхностями твердого тела
9,2 Способы |
теплопередачи |
в аппаратуре |
Способы |
Тепловой поток |
Определения |
Экраны |
Уравнение |
теплопередачи |
Тепловая |
проводимость |
ФИЛЬМ |
Лучистая энергия поглощается и отражается поверхностью Уровень определяется степенью черноты 0,04ξ < < 0,96
Для выравнивания температурного поля бло
иснижения местных перегревов используют
ЭК Р А Н Ы
ТЕПЛОПОГЛОЩАЮЩИЕ ТЕПЛОИЗЛУЧАЮЩИЕ
|
Матовые, |
|
|
|
|
|
Глянцевые, |
|
|
|
оксидированные |
|
|
|
|
|
светлых тонов |
|
|
|
черные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Окрашенные эмалями, |
|
Зеркальные, |
|
|
масляными красками |
|
полированные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Уравнение теплопередачи поучим используя |
||
|
закон сохранения энергии: |
||
|
• рассеиваемой активными ЭРИ внутри блока |
||
9,2 Способы |
• передаваемой стенками корпуса |
||
теплопередачи |
|||
в аппаратуре |
• от стенок корпуса в окружающую среду |
||
|
|||
Способы |
Q = αзSз (Т0 з - Тк0 ) = αк Sк (Т0 к - Тс0 ) |
||
|
Sз |
||
Тепловой поток |
|
||
|
|
Sк |
|
Определения |
|
|
|
Экраны |
h |
|
|
|
|
||
Уравнение |
|
|
|
теплопередачи |
a |
в |
|
Тепловая |
|||
|
|||
|
|
||
проводимость |
Sк = 2ав + 2h(а + в) |
||
ФИЛЬМ |
|||
|
|
||
|
S з = [2ав + 2h(а + в)]K зо |
||
9,2 Способы |
теплопередачи |
в аппаратуре |
Способы |
Тепловой поток |
Определения |
Экраны |
Уравнение |
теплопередачи |
Тепловая |
проводимость |
ФИЛЬМ |
Тепловая проводимость – произведение теплопередачи и теплоотводящейα
площади (S)
δ = αS
Q = δз (Т0з - Тк0 ) = δк (Тк0 - Тс0 )
Тк = Тс |
Q |
|
Т0 з = Т0 к + |
Q |
= Тс + |
|
Q |
+ |
Q |
||||
δr |
|
|
|
|
δк |
||||||||
|
|
δз |
|
|
δз |
||||||||
Т0з - Тс0 |
= (Тк0 |
- Тс0 )(1 + δк ) = (Т0з |
- Тк0 )(1 + |
|
δз |
) |
|
||||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
δз |
|
|
|
|
|
δк |
|
||
Тз ,Тк ,Тс |
- температура нагретой зоны, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
стенок корпуса и окружающей среды соответственно |
||||||||||
|
СПОСОБЫ ОХЛАЖДЕНИЯ |
|
|
9,3 Способы |
|
|
|
охлаждения |
|
|
|
ЕСТЕСТВЕННО |
ПРИНУДИТЕЛЬНО |
ПРИНУДИТЕЛЬНО |
ВОЗДУШНО |
ВОЗДУШНАЯ |
ВОЗДУШНАЯ |
ЖИДКОСТНАЯ |
ЖИДКОСТНАЯ |
Перемешивание |
Наружный обдув |
||
воздуха |
корпуса |
|
|
|
Продувка |
|
|
|
объекта |
|
|
9,4 Выбор |
способа |
охлаждения |
Способы |
Диаграмма |
ЕСТЕСТВЕННО-ВОЗДУШНОЕ
Вентиляция – свободная конвекция окружающей среды воздуха, поступающего во внутреннюю полость прибора через вентиляционные отверстия.
Охлаждение – свободная конвекция окружающего воздуха, омывающего стенки корпуса
ПРИНУДИТЕЛЬНО-ВОЗДУШНОЕ
|
|
|
По способу |
|
По характеру |
|
|
|
работы |
|
исполнения |
|
• приточная |
|
•местная |
|
• вытяжная |
|
•общая |
|
•приточно-вытяжная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если известны удельная мощность тепловыделения (q=Q/S) |
||||||||
|
и перепад температуры t=(Тз - Тс), то выбор способа охлаждения |
||||||||
|
может быть выполнен с помощью диаграммы. |
|
|||||||
9,4 Выбор |
|
tk, С |
1' |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
способа |
температур,К0 |
60 |
|
|
|
|
|
|
|
охлаждения |
1 |
|
|
|
|
|
|
||
|
30 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
Способы |
|
40 |
|
2' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Диаграмма |
Перепад |
20 |
|
|
|
2' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
10 |
|
3 |
|
3' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q |
|
|
|
0 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
Удельная рассеиваемая мощность, Вт/м2 |
|
||||||
|
1,2,3 - интервалы даны для вертикального расположения блоков; |
||||||||
|
1’,2’,3’ - для горизонтального расположения блоков; |
||||||||
|
1-1’ - без вентиляции; |
|
|
|
|
|
|
||
|
2-2’ -для естественной вентиляции; |
|
|
|
|||||
|
3-3’ -принудительная вентиляция |
|
|
|
|
||||