4.6. Выбор и расчет системы охлаждения
Для систем воздушного охлаждения широко используют следующие типы радиаторов: пластинчатые, ребристые, игольчато-штыревые, типа “краб”, жалюзийные, петельно-проволочные.
Эта процедура является эмпирической и предполагает знание сравнительной эффективности различных типов радиаторов.
В первом приближении выбрать тип радиатора и условия теплообмена можно с помощью графиков, представленных на рис. 21.
Рис.21- Графики выбора типа радиатора при свободной конвекции.
1 - пластинчатые;
1-4 - ребристые;
1-5 - игольчато-штыревые;
3 - пластинчатые;
6-8 - ребристые;
8,9 - петельно-проволочные;
10,11 - жалюзные;
11,12 - игольчато-штыревые.
Проектом, для транзистора VT1 (TIP41A), выбирается игольчато-штыревой тип радиатора, конструкция которого представлена на рис. 22
Рис. 22 – Конструкция игольчато-штыревого радиатор.
В связи с тем, что игольчато-штыревой тип радиатора является достаточно редким, проектом предусматривается установка ребристого радиатора. Его конструкция представлена на рис. 23.
Рис. 23 – Конструкция ребристого радиатора.
Разность допустимой температуры радиатора и температуры окружающей среды ts, °С, определяется по формуле
Δts = tрлак - tcр = 104,489 (1.22)
В соответствии с рисунком 1.14 по графику 4 выбирается при свободной конвекции ребристый радиатор и для разности допустимой температуры радиатора и температуры окружающей среды, ts = 104 °С удельная мощность рассеивания, q = 2,53∙103 Вт/м2.
Первоначальная площадь радиатора Sр, м2, определяется по формуле
(1.23)
где Р – мощность, рассеиваемая корпусом полупроводникового элемента,
Коэффициент эффективной теплоотдачи эф, Вт/м2, определяется по формуле
(1.24)
Рассчитанные радиаторы будут иметь квадратную форму основания, следовательно, стороны полученных радиаторов, L1, L2, м, определяются по формуле
,
(1.28)
Графики зависимости коэффициента эффективности теплоотдачи эф, Вт/м2К, ребристых радиаторов от разности допустимой температуры радиатора и температуры окружающей среды t, °С в условиях свободной конвекции приведен на рис 24.
Рис. 24 – График зависимости коэффициента эффективной теплоотдачи ребристых радиаторов в условиях свободной конвекции.
Первоначальные параметры ребристого радиатора сведены в таблице рис 25.
-
Название параметров
Значения параметров
Длина, L1, мм
88
Ширина, L2, мм
88
Высота штырька, h, мм
32
Расстояние между штырьками, Sш, мм
10
Диаметр штырька, d, мм
1
Рис. 25 – Таблица – Первоначальные параметры ребристого радиатора.