Основы конструирования РЭС. CALS-технологии. Параметры и характеристики надежности, страница 8

Всего существует 11 критериев, но на практике достаточно 4.

1. Критерий Нуссельта

, где

α_к – коэффициент конвективного теплообмена;

L – определяющий размер [м];

λ – коэффициент теплопроводности среды.

Критерий Нуссельта определяет связь между интенсивностью теплопередачи и λ в пристеночном слое среды.

2. Критерий Грасгофа.

, где

β – коэффициент объемного расширения охлаждающего тела [1/°С];

ν – коэффициент кинематической вязкости жидкости [м²/с];

Критерий Грасгофа характеризует взаимодействие молекулярного трения и подъемной силы, обусловленной различием плотности в отдельных областях неизотермического потока среды.

3. Критерий Прандтля

, где C_p – удельная теплоемкость жидкости или газа при постоянном давлении [Дж/(кг °С)].

Критерий Прандтля это мера подобия температурных и скоростных полей в потоке среды.

4. Критерий Рейнольдса

, где ω – скорость жидкости или газа [м].

Критерий Рейнольдса – это мера отношения сил инерции потока к силам молекулярного трения. Критерий Рейнольдса характеризует гидродинамический режим охлаждающего тела.

Re > Re_кр – поток турбулентный.

Re < Re_кр – поток ламинарный.

Re_{кр воздуха} =4 10⁴

Критериальные уравнения

Для определения α_к критерии теплового подобия объединяют в критериальные уравнения.

Для случая идеальной конвекции

, где

c, n – характеризуют конструктивное исполнение (из табл.);

m – индекс, обозначающий условие, в соответствии с которым все константы берутся при средней температуре t_m = (t₁ + t₂)/2.

1. Закон нулевой степени

Δt = t₂ – t₁

2. Закон 1/8

, где

А₁ – табличная величина

Среда	А1 при tm
	0	20	40	60	80	100
вода	9,35	13,1	15,6	17,6	19	20
воздух	0,291	0,295	0,3	0,306	0,31	0,315

А₁:

3. Закон 1/4

Характерен при отводе тепла от невысоких блоков (до 450 мм). При этом возникает ламинарное движение.

4. Закон 1/3

Характерен при отводе тепла от шкафов. При этом возникает вихреобразное движение.

Общие закономерности отвода тепла от корпусов РЭА

Если данное условие удовлетворяется, то теплообмен происходит по закону 1/4, иначе – по закону 1/3.

Δt => 8 … 15°

, где

t_к – температура корпуса блока,

t_с – температура среды,

γ_i – коэффициент, учитывающий положение охлаждаемой поверхности,

L_i – определяющий размер [мм].

a_min – минимальный размер крышки (днища) в плане

Среда	А2 при tm
	10	20	30	40	60	80	100
вода	90	105	127	149	178	205	225
воздух	1,4	1,38	1,36	1,34	1,31	1,29	1,27

Стационарный тепловой поток при естественной конвекции

Возникает при передаче тепла от корпуса в окружающую среду.

Рассмотрим два вида корпусов: герметичный (закрытый) и перфорированный.

1. Герметичный (закрытый):

2. Перфорированный:

σ_к = α_в S_в + α_б S_б + α_н S_н

α_в = α_вк + α_вл

α_б = α_бк + α_бл

α_н = α_нк + α_нл

Необходимо на данном этапе учесть влияние внешнего давления

Δt_кс' = Δt_кс К_Н1

Методика расчета 1 этапа теплового режима блоков ЭА

Расчет проводится методом итераций, в соответствии с которым на первой итерации задается температура корпуса.