Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Общий случай отвода тепла от прибора




Рассмотрим расчёт теплового режима одиночного блока, в котором охлаждение происходит за счёт конвекции и лучеиспускания, а шасси дополнительно охлаждается протекающей по трубке жидкостью (рис. 6.15) [7].

Для начала предположим, что кожух не имеет жалюзи и перфорации, т. е. отсутствует сток тепла за счёт протекающего воздуха. Нагретую зону представим как изотермическую поверхность. Это допущение позволяет считать, что все источники тепловыделения в нагретой зоне распределены равномерно.

Будем, кроме того, считать, что известна суммарная мощность источников P, задана температура окружающей среды и температура втекающей в блок жидкости , а также известны все геометрические размеры конструкции ПА.

Составим систему уравнений теплового баланса. Мощность P, выделяемая источниками тепловыделения, частично передаётся жидкости (Q), а частично – кожуху и рассеивается в окружающую среду :

. (6.26)

Тепловой поток от стенок трубок к жидкости

, (6.27)

где - температура вытекающей из блока жидкости; - тепловая проводимость участка между нагретой зоной и жидкостью.

Здесь предполагается, что температура стенок трубок равна средней температуре нагретой зоны и температура жидкости по длине трубки меняется линейно, т. е. средняя температура жидкости .

Тепловой поток от нагретой зоны к кожуху выразим через тепловую проводимость :

, (6.28)

где - средняя температура нагретой зоны; - температура кожуха.

Подставим эти выражения в (6.26):

. (6.29)

Количество тепловой энергии Q, воспринимаемое в единицу времени жидкостью, идёт на повышение её теплосодержания:

. (6.30)

Здесь ; ; , где G и L – массовый и объёмный расход жидкости; C – удельная теплоёмкость жидкости при постоянном давлении, ; - плотность жидкости, кг/м3; v – скорость движения жидкости, м/с; - площадь поперечного сечения трубки, м2.

Количество энергии, передаваемое в единицу времени от нагретой зоны кожуху и рассеиваемое в окружающую среду

, (6.31)

где - тепловая проводимость участка между кожухом и средой. Решая систему уравнений (6.29), (6.30), (6.31) относительно , , , получаем

; (6.32)

; (6.33)

, (6.34)

где

. (6.35)

Из выражений для , и можно получить формулы для расчета теплового режима в двух предельных случаях: при отсутствии охлаждающей жидкости и при отсутствии кожуха. Если нет охлаждающей жидкости, это означает, что и ; уравнения при этом принимают вид

; (6.36)

. (6.37)

Отсюда легко найти связь между температурой нагретой зоны и кожуха:

. (6.38)

Если в блоке отсутствует кожух, то и тогда

; (6.39)

, (6.40)

где



. (6.41)

Здесь - тепловая проводимость участка между нагретой зоной и окружающей средой.

Используя выражения для температуры нагретой зоны и температуры кожуха, можно перейти к расчёту конкретных конструкций. При выводе этих выражений предполагалось, что тепловые проводимости , и являются постоянными. На самом деле всё обстоит значительно сложнее. Каждая тепловая проводимость будет зависеть от искомой температуры, поэтому прямым путём эта задача не решается и необходимо воспользоваться методом последовательных приближений.

 

Расчёт охлаждения при естественной конвекции

Внутри герметичного кожуха

 

6.5.1. Тепловая характеристика

Естественное воздушное охлаждение ПА – самый простой способ отвода тепла в окружающее пространство, осуществляемый за счёт естественной конвекции и лучеиспускания. Естественное воздушное охлаждение в герметичных блоках позволяет отводить тепло при плотностях теплового потока до 0,05 Вт/см2, при этом перегрев внутри блока не превышает 30°С [17]. Такой перегрев допустим для аппаратуры, работающей в условиях, близких к нормальным.

Расчет охлаждения при естественной конвекции сводится к определению тепловой характеристики кожуха и нагретой зоны. Тепловой характеристикой зоны (кожуха) называется функциональная зависимость перегрева её от мощности тепловыделения. У большинства приборов выходная мощность составляет незначительную часть потребляемой, поэтому можно считать, что мощность тепловых потерь равна потребляемой от сети мощности. Связь между мощностью Р, потребляемой прибором, и средним перегревом поверхности выражается равенством

, (6.42)

где , °С; - температура кожуха, °С; - температура окружающей среды, °С; - тепловая проводимость участка от кожуха в среду, .

Кожух приборов изготовляется из листового алюминиевого сплава либо из листовой стали. Эти материалы обладают достаточно большой теплопроводностью; кроме того, тепловая энергия, передаваемая от нагретой зоны кожуху, приблизительно равномерно распределена по всей поверхности, поэтому с достаточным основанием кожух можно считать изотермической поверхностью.

 

Последнее изменение этой страницы: 2016-06-09

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...