Теплообмен и конструирование электронной аппаратуры: Методическое руководство к курсовой работе, страница 4

а) для теплообмена между телом и его оболочкой:

; ; , где ,  – площади тела и оболочки соответственно;

,  – степени черноты тела и оболочки.

б) для теплообмена между неограниченными плоскопараллельными пластинами:

; .

Рис. 1

III. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ВОЗДУХА В ВЕНТИЛИРУЕМЫХ АППАРАТАХ

Если блок перфорирован и охлаждается естественной конвекцией, то для определения мощности, уносимой воздушными потоками, необходимо вычислить расход воздуха:

а) для аппаратов с горизонтальным шасси

;

б) для аппаратов с вертикальным шасси и вертикальным расположением кассет

;

Здесь ; ; ; .

В первом приближении значения  и  могут быть взяты следующим образом:

; ;

; ,

, , ,  – сечение отверстий в кожухе и шасси, а также среднее сечение канала движения воздуха;

; ;

 – площадь сечения пустого корпуса в направлении, нормальном    

потоку;

 – объем всех деталей плат, шасси и других твердых частей нагретой зоны аппарата;

 – объем внутри пустого кожуха;

 – ускорение свободного падения;

 – высота аппарата;

, ,  – коэффициенты местного гидравлического сопротивления на входе         

и выходе и в отверстиях шасси при его горизонтальной  

ориентации;

 – коэффициент гидравлического сопротивления, вызванного силами трения по всей длине канала:

.

Коэффициент  зависит от скорости потока.

Если скорость движения потока неизвестна, то можно принять . Если скорость движения потока известна, то необходимо определить критерий Рейнольдса , где  – скорость потока;  – длина потока;  – коэффициент кинематической вязкости воздуха берется из приложения 3 (табл. 2) для температуры :

при       ;

при   ;

 – коэффициент гидравлического сопротивления, вызванного нагревом воздуха от источников:

.

Этот коэффициент в первом приближении может быть взят в следующем виде:

.

При , ,  имеем

;

;

, где ,  – коэффициенты при расширении и сужении канала через шасси.

IV. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕПОВЕРХНОСТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ

НАГРЕТОЙ ЗОНЫ ГЕРМЕТИЧНОГО БЛОКА

Тепловая схема, эквивалентная процессу теплопередачи от поверхности нагретой зоны, может быть представлена в следующем виде (рис.2).

Рис.2

Поскольку величины тепловых проводимостей ,  зависят от искомой температуры , то для определения температуры нагретой зоны используется метод последовательных приближений. Расчет ведется в следующей последовательности:

1. Определяются геометрические параметры эквивалентной нагретой зоны (методика определения дана в разделе I).

2. Определяются тепловые проводимости, входящие в эквивалентную схему (рис.2):

;

В первом приближении можно взять

.

3. Определяется температура кожуха:

.

4. Определяется средняя поверхностная температура нагретой зоны

.

В первом приближении может быть взята следующая формула:

.

5. Уточняются значения температуры кожуха и нагретой зоны:

а) на основе вычисленных значений температур  и  можно определить коэффициенты теплообмена нагретых поверхностей кожуха и нагретой зоны по методике, изложенной в разделе II;

б) вычислив коэффициенты теплообмена, определяют тепловые проводимости по формулам п.2, а затем температуру и кожуха, и нагретой зоны (пп.3 и 4).

6. Проводится проверка расхождения значений средних температур нагретой зоны в двух последовательных приближениях:

.

Если выполняется неравенство , то значение  принимается за окончательное.

Если неравенство не выполняется, то проводится расчет в третьем приближении. Для этого повторяют расчет начиная с коэффициентов теплообмена (п.5) и т.д. до получения достаточно точного совпадения температур в двух последовательных приближениях.

V. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕПОВЕРХНОСТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ НАГРЕТОЙ ЗОНЫ ВЕНТИЛИРУЕМОГО АППАРАТА

Тепловая схема, эквивалентная процессу теплопередачи от поверхности нагретой зоны, может быть представлена в следующем виде (рис.3).

Рис. 3

При определении температуры нагретой зоны необходимо записать уравнения теплового баланса для всей системы в целом, включающей три области с постоянными температурами: нагретая зона, кожух и воздух внутри кожуха. Расчет ведется в такой последовательности: