Расчет пластинчато-штыревых радиаторов (типа “Краб”). Расчет игольчато-штыревых радиаторов

Рис.2.5

,м ,                                        (2.44)

где допустимая избыточная температура радиатора  зависит от допустимой температуры в центре радиатора  и температуры окружающей среды , а коэффициент  равен

                                                     (2.45)

Для случая радиатора с выштамповкой (жалюзийного), значение m определяется по формуле:

, 1/м ,                                           (2.46)

где - коэффициент теплоотдачи основания элементарного участка жалюзи, а его площадь  равна

                                             (2.47)

В формуле (2.44) выражение в квадратных скобках меньше 1, поэтому вычисления арктангенса Arth (…) можно перейти к натуральному логарифму и тогда

                                                      (2.48)

где

.

Чтобы вычислить количество элементарных участков жалюзи по высоте вертикальной стенки радиатора, очевидно нужно Н разделить на .

На этом расчёт жалюзийного радиатора заканчивается.

2.5. Расчёт пластинчато-штыревых радиаторов (типа “Краб”).

Радиаторы типа “Краб” (рис.2.6) занимают по величине развитой площади поверхности промежуточное положение между жалюзийными и игольчато-штыревыми радиаторами. Благодаря компактности, низкими весовыми характеристиками, технологичности, радиаторы  типа “Краб” являются весьма перспективными для РЭА.

Рис.2.6

Причём в режиме естественной конвекции такие радиаторы экономичнее ребристых и игольчато-штыревыми примерно на 30% по весу и на 10…20% по габаритам [10, 11].

При расчёте радиатора  типа “Краб” обычно задаются его геометрическими размерами (рис.2.6): размерами a и b; высотой рёбер h; длиной ребер при их развёртке , толщиной материала ; шириной штырей; зазорами между ребрами   и .

Затем путем последовательных приближений выясняют, обеспечивает ли такой радиатор при заданной мощности Р полупроводникового прибора (ППП) температуру p-n перехода меньше допустимой. Порядок расчёта  пластинчато-штыревого радиатора для условий естественного охлаждения описывается ниже, а в условиях вынужденной конвекции следует учитывать рекомендации, приведенные в [11].

Исходными данными, кроме геометрических размеров радиатора, при расчёте являются: температура окружающей среды ; Р- мощность, рассеиваемая ППП; его тип и тепловые сопротивления ; коэффициент теплопроводности материала радиатора .

Порядок расчёта радиатора при естественном охлаждении следующий.

2.5.1.  Определяется полная теплоотдающая поверхность радиатора, включая ППП:

                                              (2.49)

При этом охлаждаемая поверхность двух сторон основания радиатора  без торцов равна

                                        (2.50)

где- радиус основания ППП, прилегающего к радиатору.

Площадь поверхности на торцах основания зависит от площади всех рёбер и зазоров между ними

                                        (2.51)

где рёбра длиной  и в количестве  имеют площадь

                                               (2.52)

-  рёбра длиной  и в количестве  имеют площадь

                                             (2.53)

-  рёбра длиной  и в количестве  имеют площадь

                                            (2.54)

-  площадь в межрёберных зазорах

 ,                                      (2.55)

а .

Площадь ППП   определяется из геометрических размеров прибора без учёта площади основания. Например для транзистора П210  .

2.5.2.  Рассчитывается излучающая поверхность F, необходимая для определения коэффициента облученности . Поверхность равна сумме площадей проекций конфигурации радиатора на плоскости, параллельной его граням

,   ,        (2.56)

где n- общее число рёбер, а  и - количество длинных и средних ребер (длиной и  соответственно) .

2.5.3.  Дальнейшая методика расчёта не отличается от приведенных выше.

Коэффициенты облученности и равны

         ,                                            (2.57)

где - площадь внутренней поверхности полости на радиаторе под ППП (для П210 ).

Приведенная степень черноты вычисляется по формуле

, а коэффициент теплоотдачи излучением вычисляется по выражению