Файл: Методические указания по курсовому проектированию по дисциплинам Теплофизические процессы в приборах.doc

Таблица 4

Порядок расчета ребристого теплоотвода

№	Параметр	Обозначение	Расчетная или определения	формула способ	Примечания
1	Мощность рассеиваемая прибором	Р, Вт	Задается
2	Температура окружающей среды	tокр.ср,С	Задается
3	Максимальная температура перехода	tпер , С	По ТУ
4	Тепловое сопротивление переход-корпус	Rперкор , С	/ По ТУ

5	Тепловое контактное сопротивление	Rкорт, С/	Определяется Вэкспериментально
6	Тепловое сопротивление перехода (по исходным данным)	Rт.исх.дан, С	Rт.исх.дан  t t q пер окр.ср  Р P(Rкорт  Rперко q Р	q=0.9 р
7	Среднеповерхос т-ная температура теплоотвода	tср, С	tср  PRт.исх.дан tокр.ср
8	Толщина ребра	d, м	Выбирается	Рекомендуется 2-3 мм
9	Толщина плиты теплоотвода	,м	Выбирается	Рекомендуется 3-5 мм
10	Расстояние между ребрами	b,м	Выбирается	Рекомендуется 8-12 мм
11	Высота ребра	h,м	Выбирается	Рекомендуется 8-35 мм
12	Протяженность ребра	L,м	Выбирается
13	Число ребер	n, шт	L n  b b
14	Длина плиты теплоотвода, на которой развиты ребра	l, м	l b(n1)dn
15	Площадь гладкой пов-ти теплоотвода	Sгл,м2	Sгл  Ll

---

Продолжение табл

24	Относительный температурный напор	H	H  f () - определяется по графику
25	Температура среды между ребрами	tокр' .ср, C10	tокр' .ср tср H(tср tокр tm' 0.5(tср tокр' .ср) A1 (tm) -определяется по графику K ' (tср tокр.ср) 14 ' K ' С  M	Продолже . ние таблицы 4
26	Коэффициент теплоотдачи конвекцией (для оребренной поверхности)	к.ор,Вт/ м2	к.ор  А1(tm' )C'
27	Коэффициент теплоотдачи излучением (для оребренной поверхности)	л.ор,Вт/ м2	л.ор f (tср,tокр.ср)	b  2h b
28	Мощность рассеиваемая оребренной поверхностью теплоотвода	Pт.ор,Вт	Pт.ор [к.ор(tср  tокр.ср)л.ор  (tср tокр.ср)]Sор
29	Тепловое сопротивление оребренной поверхности теплоотвода	Rт.ор, С/Вт	t t Rт.ор  ср окр.ср Рт.ор
30	Общее расчетное сопротивление теплоотвода	Rт.расч, С/Вт	R R Rт.расч  т.гл т.ор Rт.гл Rт.ор

Продолжение табл

31	Мощность рассеиваемая теплоотводом	Рт,Вт	Рт =PT.гл+РТ.ор
32	Проверка правильности расчета		Rт.расч Rт.исх.дан Рт Р

---

На рис. 8 изображен внешний вид и обозначение размеров ребристого радиатора.



Рис. 8

На рис. 9 изображен жалюзийный радиатор.



Рис. 9



На рис. 10 изображен радиатор типа «краб».

Рис. 10

На рис . 11 изображен петельно-проволочный радиатор.



Рис. 11

2.3. Выбор элементов, для которых необходим подробный тепловой расчет

В связи с тем, что расчет температуры всех входящих в блок вторичного электропитания элементов представляет собой трудоемкий, а зачастую и практически трудно выполнимый процесс, встает вопрос: для каких элементов необходимо рассчитать температуру, чтобы с заданной достоверностью можно было судить о соответствии теплового режима всего аппарата требованиям технического задания.

При помощи электронно-вычислительной машины были рассчитаны зависимость величины θэл(д) (действительное значение перегрева элементов) от θэ при дисперсии ζε = 10 и вероятностях, равных p = 0,95; 0,96; 0,97; 0,98; 0,99; 0,995; 0,999

[4]. Эти зависимости представлены на рис. 12 (для естественного воздушного охлаждения) и на рис. 13 (для принудительного воздушного охлаждения).

Методика определения числа элементов ИВЭП, подлежащих расчету теплового режима, состоит в следующем:

1. 
   Задаемся вероятностью правильного расчета p (произвольно).
   
2. 
   По одной из методик, изложенных в [6], определяем средний перегрев нагретой зоны (или воздуха) в ИВЭП.
   
3. 
   По рис. 12, 13 находим значения θэл(д) .
   
4. 
   Расчету подлежат те элементы ИВЭП, допустимые по техническому заданию, перегревы которых больше найденных
   

по п. 3, то есть θэл k(д) > θэл(д) , k = 1, 2, 3 … ,.(n –m), где ,(n –

m) – число элементов ИВЭП, для которых необходимо выполнить расчет теплового режима.

Все элементы, для которых необходим дальнейший расчет, делятся на группы, к каждой из которых принадлежат элементы одного типа и наименования с близкой рассеваемой мощностью. Для блоков вторичного питания с естественным воздушным охлаждением рассчитывается перегрев поверхности (либо окружающей среды) любого одного элемента из каждой группы.

---

20 40 60 θ_э, К

Рис. 12

Для источников вторичного электропитания с принудительным воздушным охлаждением рассчитывается перегрев поверхности (либо окружающей среды) того элемента из группы, который стоит последним по ходу теплоносителя.

2.4. Методы оценки тепловых режимов блоков

По окончанию процесса конструирования и проектирования источника вторичного электропитания, после проведения всех тепловых расчетов, встает вопрос о соответствии реально получившегося теплового режима заданному, проектировщику, в ТУ. Существует несколько методов оценки теплового режима спроектированного ИВЭП [4], рассмотрим некоторые из них.

Необходимо сразу отметить, что соответствие реально полученного теплового режима заданному в ТУ можно определить двумя способами: экспериментально и проведя необходимые расчеты. Тепловой режим блока питания можно считать допустимым, если температуры в критических зонах элементов ИВЭП меньше допустимых значений в ТЗ и ТУ.

Практически установить температуры критических зон невозможно, по целому ряду причин:

• 
  критические зоны элементов обычно недоступны для измерения;
  
• 
  так, как в ТУ приводятся значения допустимых температур корпуса или окружающий элемент среды, то определенные разработчиком экспериментально или в результате поверочного расчета температуры лишь косвенно свидетельствуют о температуре критической зоны;
  
• 
  в связи с тем, что тепловое сопротивление между корпусом и критической зоной элемента имеет определенный разброс по технологическим причинам при массовом производстве элементов, температуры критических зон могут быть определены только приближенно.
  

θэл(д), К



Рис. 13

Погрешность при определении температур элементов вносит и методика расчета или экспериментальное оборудование, которое мы используем для определения температур элементов.

На стадии технического проектирования соответствие теплового режима блока нормальному может устанавливаться по соответствию расчетных значений температур корпуса элемента (либо окружающий элемент среды) заданными в ТУ и ТЗ значениями.

Выбор элементов, температура поверхности (окружающей среды) которых подлежит расчету на стадии технического проектирования, может производиться при помощи методики, изложенной в методичке. В данном случае задачу оценки теплового режима можно сформулировать следующим образом: по результатам расчета температур нескольких элементов определить, является ли тепловой режим блока в целом допустимым. Если расчетное значение температуры хотя бы одного из элементов больше заданного, то есть

---

T ^p_k > T_эл^з_k ' , k  1, 2, 3,...,nm, _эл

где Т_эл^(р)_k, Т_эл^(з)_k – расчетные и заданные в ТУ значения

температуры k-го элемента;

(n –m) – число элементов, для которых определено расчетное значение температуры, то тепловой режим блока вторичного электропитания будет считаться неудовлетворительным.

Если же для всех (n –m) элементов расчетные значения температуры меньше заданных (допустимых), то есть

Tэл(рk) Tэл(з)k.

То это не говорит о том, что все остальные элементы в допуске. Отсюда можно сделать вывод о том, что необходим определенный критерий для правильности оценки. Так как, оценка теплового режима носит вероятностный характер, для выработки критерия можно воспользоваться следующими рассуждениями [4]. Если при испытании опытного образца обнаружится, что один или два элемента работают с недопустимым тепловым режимом, то можно температуру этих элементов снизить изменением места установки этих элементов или заменой теплоотвода, а тепловой режим блока питания может быть признан нормальным. Если обнаружиться три и более элемента с недопустимым тепловым режимом, то это свидетельствует о ненормальных тепловых режимах некоторых модулей ИВЭП, и могут потребоваться значительные конструктивные доработки. Поэтому в качестве критерия правильности оценки теплового режима блока вторичного питания целесообразно выбрать достаточно низкую вероятность наличия трех элементов с недопустимым тепловым режимом (предположим, что она равна 0,05). Если для элементов, у которых определены температуры, вычислить разность

эл_k ^T_эл(^з)_k ^T_эл^(р_k⁾ (12)

и составить упорядоченную последовательность

12 3 ...(nm), (13)

то наибольшую вероятность того, что при проверке будет обнаружен недопустимый перегрев элементов имеют элементы с меньшим номером в последовательности.

Возможность обнаружения при проверки элементов с недопустимым тепловым режимом, в то время как по результатам расчета тепловой режим ИВЭП признан нормальным, обусловлена ошибкой расчета, которая имеет нормальное распределение. Поэтому сформулированный выше критерий оценки правильности определения теплового режима ИВЭП как вероятность наличия трех элементов с недопустимым тепловым режимом запишется в следующем виде:

---