Теплообмен и конструирование электронной аппаратуры: Методическое руководство к курсовой работе, страница 5

1. Определяются геометрические параметры  эквивалентной нагретой зоны аппарата (метод определения дан в разделе I).

2. Определяется массовый расход воздуха по методике, данной в разделе III (в случае, если расход воздуха принудительно вентилируемого аппарата задан, этот пункт опускается).

3. Определяется общая мощность тепловой энергии, уносимой воздухом

В первом приближении может быть рекомендована формула

4. Определяются тепловые проводимости, входящие в эквивалентную тепловую схему (рис.3):

;

;

;

.

В первом приближении можно взять:

; ; ; .

5. Определяются средние температуры нагретой зоны , воздуха  и кожуха  из системы уравнений теплового баланса:

;

;

;

; ; , где                – определитель этой системы уравнений;

, ,  – те же определители, у которых соответственно первый, второй и  третий столбцы заменены на правые части уравнений.

Зная перегревы , можем определить температуры

; ; .

6. Уточняются полученные значения температур. На основе полученных в первом приближении температур ,  и  можно выполнить расчет во втором приближении и т.д.:

а) уточняется температура  на выходе воздуха из аппарата:

;

б) уточняется величина коэффициента гидравлического сопротивления , а также абсолютные температуры , ,  и пересчитывается массовый расход воздуха  (раздел Ш), если он вообще выполняется;

в) уточняется значение мощности стока тепловой  энергии (п.3);

г) по методике, изложенной в разделе II, определяются коэффициенты теплообмена кожуха и нагретой зоны на основе полученных температур нагретой зоны, воздуха и кожуха;

д) пп. 4 и 5 повторяются.

7. Проверяется расхождение значений средних температур нагретой зоны, воздуха и кожуха, найденных в первом и втором приближениях

,

Если неравенство  выполняется для всех трех , , , то соответствующие температуры принимаются за окончательные температуры нагретой зоны, воздуха и кожуха. Расчет заканчивается.

Если хотя бы одно из неравенств не выполняется, то необходимо определить температуры в третьем приближении. Для этого вновь повторяют пп.6 и 7 и т.д.

IV. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ДЕТАЛИ В ГЕРМЕТИЧНОМ

ИЛИ ВЕНТИЛИРУЕМОМ БЛОКЕ

I. Определение температуры

Температура –й детали (элемента),расположенной в функциональном узле (модуле), может быть определена по формуле

, где  – температурный фон в –й точке, возникший в результате действия всех источников тепла , кроме –го;

 – собственный перегрев, т.е. температура в –й детали, возникшая благодаря выделению в ней тепла .

Перегрев –й детали относительно окружающей среды:

.

В этом выражении тепловые коэффициенты

;

.

Таким образом, определение температуры –й детали сводится к определению теплового коэффициента  и тепловых сопротивлений  , ,  и

2. Определение тепловых коэффициентов и сопротивлений

1.  и  – тепловые сопротивлении передачи тепла от поверхности нагретой зоны к корпусу и от корпуса электронного устройства к окружающей среде с температурой .

Методика определения структуры  и  для герметичного и перфорированного (вентилируемого) корпусов приведены в разделах I – V.

2.  – внутреннее сопротивление передачи тепла  от –й детали (элемента) до поверхности функционального узла (модуля), расположенного в нагретой зоне.

Структура  зависит от многих факторов, в том числе геометрических размеров детали и модуля, их конструктивных особенностей, теплофизических свойств материалов и т.д. Например,  – это сопротивление от зоны перехода к корпусу полупроводникового прибора, от центра к поверхности интегральной схемы или катушки индуктивности.

На многие нормализованные элементы, такие как полупроводники и интегральные схемы,  дается в паспорте.

3.  – тепловое сопротивление, преодолеваемое тепловым потоком  на пути от поверхности функционального узла (модуля) до поверхности нагретой зоны.

4.  – тепловой коэффициент при передаче теплового потока от –й детали до поверхности нагретой зоны.