Расчет теплового режима блока (габаритные размеры блока 0,24*0,15*0,11 м)

Лабораторная работа «Расчет теплового режима блока»

Цель: Научиться определять реальную температуру внутри проектируемого блока в реальных условиях эксплуатации.

В качестве примера рассмотрим конструкцию лабораторного блока питания.

Исходные данные:

- габаритные размеры блока:  м;

- материал корпуса: АД2;

- максимальная температура окружающей среды: 318 ^оК;

- максимальная температура внутри блока: 343 ^оК;

- мощность рассеивания внутри блока: 30 Вт (с учетом того, что теплонагруженные транзисторы и диоды будут установлены на радиаторах на задней крышке блока).

Расчет:

1. Определим приведенную (примерную) температуру корпуса:

, где Т_max- максимальная температура внутри блока,

Т_ос - максимальная температура окружающей среды.

2. Определим количество тепла, отдаваемого конвекцией. Для этого необходимо знать закон, применяемый для расчёта теплоотдачи конвенции:

, где H – высота корпуса.

Количество конвекционного тепла определяется законом ¼ и определяется:

, где  - коэффициент, выбранный из таблицы для температуры и среды охлаждения;

  - суммарная площадь боковых поверхностей;

 - суммарная площадь горизонтальной поверхности;

 – высота блока;

   –  длина блока

Отсюда получим:

3. Определим мощность тепловыделения за счет излучения.

  , где  - степень черноты поверхности (табличное значение). Зависит от материала и состояния поверхности, типа окраски;

5,67 – коэффициент излучения абсолютно черного тела (физическая константа).

4. Суммарное тепловыделение:

5. Определим площадь нагретой зоны внутри блока:

, где К_з – коэффициент заполнения блока. Для данного типа РЭА рекомендуется 0,5

6. Определим приведенную температуру внутри корпуса:

7. Определим коэффициенты теплопроводности конвенции и излучения внутри корпуса в соответствии с выражениями:

8. Определим общую тепловую проводимость зоны:

9. Определим температуру нагретой зоны:

10. Определим реальную температуру внутри блока:

Вывод: реальная температура внутри блока (351,6 ^оК) превышает максимально допустимую температуру (343 ^оК) на 8,6 ºС. Следовательно, требуются дополнительные меры по отводу тепла, а именно применение перфорации корпуса, которая снизит перегрев на 25-30 % (9,1^о С).

Т_Р = 351,6 – 9,1 = 342,5^о K

За счет применения перфорации корпуса блока реальная температура внутри корпуса блока  Т_Р = 342,5 ^оК, что не превышает максимальную температуру внутри блока (Т_max = 343 ^оK)