Классификация РЭС. Условия эксплуатации РЭС. Конструктивное построение РЭС. Методы конструирования РЭС. Конструирование печатных плат. Сборка печатных узлов. Выбор системы охлаждения на начальной стадии конструирования. Сложный теплообмен, страница 7

αт , αк , αл –коэффициенты теплопередачи кондукцией, конвекцией, излучением.

σт , σк , σл – проводимости   λ- коэффициент тепропроводности материала

Sср –средняя площадь изотермической поверхности

 Sср = 0,3( S1+ S2)

-передача тепла в изотропном твердом теле

l- расстояние между учавствующими в теплопередаче телами      l=x2-x1

30
В этом случае процесс передачи описывается с помощью критерием Куссельта, число Рейнольца и Проидтля. N n , Р r ,R e ;

Когда детали различных конфигураций находятся в принудительно воздушном потоке, их коэффициенты теплопередачи являются функцией числа Рейнольца.

α к=F(Re)

   - длина пути воздушного потока

- хаотичное расположение деталей относительно воздушного потока.
l j –длина траектории потока для j-ой детали.

S j-площадь теплоотдачи для j-ой детали.

31

-однородная стенка толщиной δ с коэффициентом теплопроводности λ

S1- площадь гладкой поверхности

S2- ребристая из того же материала что и S1.

В кондуктивных системах охлаждения радиаторы выполняют функцию теплообменников. Тепловой поток с поверхности рёбер передаётся конвекцией и излучением. tс1 и tс2- температуры окружающей среды

tст1 и tст2 – температуры стенок

α1 и α2- коэффициенты теплопередачи излучением (α1) и конвекцией (α2).

При установившемся тепловом режиме количество тепла передаётся S1, равное количества тепла, отданной стенкой 2 в окружающее пространство.

       


            

            

                        

Kp- коэффициент теплоотдачи ребристой поверхности

А) 

αл-  лучевое     εп- приведённая степень черноты

При теплообмене с неограниченными плоско-параллельными пластинами : ε1 2

Для замкнутого пространства:

      S1 и S2- площади тел

φ12- коэффициент взаимной облученности тела: показывает какая часть теплового потока, излучаемая 1 телом, поглощается 2ым.

φ12=1 

Б) α2 определяется из критерия Куссельта

α2= αк
 

В реальных случаях при вынужденной конвекции αк принимают из критерия Грессгофа

Р=КэКр( tс1- tс2)

Кэ характеризует температурный переход по высоте ребра.

32

Поток охлаждённого воздуха протекает между поверхностью нагретой зоны 2 и кошуха 1 и тем самым осуществляет обдув нагретой зоны.

tз- температура зоны, t к- температура корпуса

Теплообмен в блоке происходит следующим образом:

Тепловой поток Р выделяемый элементами нагретой зоны(tз) разделяется на 2 составляющие потока Р1 и Р2: Р= Р1+ Р2  ; Р234

Р1-конвекция передаваемая воздушному потоку
Р2-излучение на кожух блока
Р3-рассеивание в окружающей
Р4- уносится воздушным потоком

В тепловой схеме σзк- тепловая проводимость между нагретой зоной и кошухом

σзв- нагретая зана-воздух, σкс- кошух-среда , σкв- кошух-воздух

Р= σзв( tз- tв)+ σзк( tз- tк)

σзк( tз- tк)= σкс( tк- tс)- σкв( tк- tв)

3 уравнение записывается в предположении что всё тепло кроме рассеиваемого в пространство расходуется на повышение теплосодержащего воздушного потока.

Р= σкс( tк- tс)+ω( tвх- tвых)       ω=Сvρ Ср

ω- условная тепловая проводимость воздушного потока

Сv- объёмный расход воздуха в системе охлаждения

ρ- плотность

Ср- удельная теплоёмкость воздуха при tв
С помощью этих уравнений можно определить tк, tз, tвых
Сложность расчёта в том, что от температуры воздуха зависят тепловые проводимости. Все решения проводят методом последовательных приближений. Есть задачи, когда нагретая зона рассечена тепловыми каналами

33
Особенности конструкции РЭС с кондуктивными системами охлаждения.

Кондуктивные системы охлаждения основаны на контактном способе передачи тепла. Теплопроводность элементов входящих в кондуктивную цепь- главное.

Кондуктивная цепь передачи тепла:

1-источник тепла.
2-неразъемный тепловой контакт.
3-теплоотвод.
4-разъём.
5-теплообменник.

Эффективность тем больше, чем меньше  тепловое сопротивление цепи теплопередачи.

В состав шины входят тепловые шины, контакты, теплообменник.

34
Структуру можно представить следующим образом:

τ12 В контакте тепло от нагретого тела передается теплопроводными фактическими контакта- 1  и среды-2. Среда - вещество, которое заполняет микронеровности.  Эффективность теплоотдачи излучением ввиду малой разности температур нагретых тел низка. Поэтому теплоотдачи излучением не учитываются.

Тепловое сопротивление контакта определяется:

     где (σмк)= σконт

σконт- теплопроводность контакта

                                                Р- тепловой поток, проходящий через контакт

∆tк- разность температур; σм – тепловая проводимость металла

σк -  тепло проводимость среды

σк определяют 2 методами:

1) Путём определения сопротивления фактического контакта     

Rм.уд./ σc.уд.  -определение σc.уд.

σc.уд. –удельная проводимость прослойки

 -шероховатости

 RА- более качественное определение шероховатости (после шлифовки)

2)Можно определить используя табличные данные

В таблицах приведены при удельном давлении в контакте 1000 H/см2  и Rz=20 –шероховатость (от сверла)

Материал контактных пар

σуд [Вт/(м2×к] ×104

Cu-Al

12,5

Cu- Cu

10

Cu-Латунь

5,5

Сталь-Сталь

1,5

Me- стекло

1,2÷6,0

σк= σуд×S   

35
Тепловая труба- это испарительно конденсационное устройство, служащее для передачи тепла и работающее по замкнутому циклу.

Представляет собой замкнутую вакуумную камеру(1), внутренняя поверхность которой(2) облицована каппильно-пористой структурой. Всё это заполнено смесивающей жидкостью.

Имеет 3 зоны: I-зона испарения; II-транспортная; III-зона конденсации
Для интенсивной теплопередачи зона конденсации снабжается теплообменником(3).
При подводе тепла к испарительной зоне, теплоноситель начинает испаряться, далее пройдя испарительную зону, в зоне конденсации пара теплоносители конденсируются с выделением тепла. За счет каппильного эффекта гравитации сил жидкость охлаждается.

Каппильно-пористая структура тонкой Ме сеткой из стали, или стекловолокна.