Продолжение табл. 4-1

Определяемая величина

Формула

Критериальное уравнение для воздуха при Re > 4 -10*

NUf = 0,032 Re°

(4Л7)

Приведенная степень черноты двух плоских тел

(4-18)

6i ба

Приведенная степень черноты нагретого тела, окруженного оболочкой

еп= •

(4-19)

Общий случай определения приведенной степени черноты

1 +4)12

-1 +-

(4-20)

Коэффициент теплоотдачи излучением между телами 1 и 2

(4-21)

Функция температуры

f 5.67 А too ) m J .

Составим систему уравнений теплового баланса. Мощность Р,. выделяемая источниками энергии, частично поглощается жидкостью (Q), а частично передается кожуху и рассеивается в окружающую среду (Р).

(4-23)

/ г 3

Тепловой поток Q от стенок трубок к жидкости

Q = От [4-0,5 [t, + t"f]

(4-24)

где tf-температура вытекающей жидкости; 0т - тепловая проводимость между нагретой зоной и Р- 4-12- Физическая модель одноблочной РЭА - с горизонтальным (а) и вертикальным (б) рас-ЖИДКОСТЬЮ. положением нагретой зоны

Здесь предполагается, что у зерхняЖа) или боковая (б) область; г - область температура стенок трубок равна между нагретой зоной и кожухом; 3 - нижняя (а) „ „ " или боковая (б) область. Нагретая зона заштрихо-

среднеи температуре нагретой зо- вана

ны и температура .жидкости по

длине трубки меняется линейно, т. е. средняя температура жидкости

tf = 0,5 + if).

Тепловой поток от нагретой зоны к кожуху выразим через тепловую проводимость ОдГ

(4-25)

где 4 - средняя температура нагретой зоны; t - температура кожуха. Подставим эти выражения в (4-23):

Р = а, [4 0,5 [tf + if)] + Оз (4 - 4).

(4-26) 75

Количество тепловой энергии Q, воспринимаемое в единицу времени жидкостью, идет на -повышение ее теплосодержания:

а. [4 - 0,5 {tf t"f)] со ~tf). (4-27)

Здесь а = Gc; G = vfy; v - L/f, где Gn L- весовой и объемный расход жидкости; с - удельная теплоемкость жидкости при постоянном давлении, дж/(кг-град); у - плотность жидкости, кг/м; v - скорость движения жидкости, м/сек; f - площадь поперечного сечения трубки, м. •

-Количество тепла Р, передаваемое в единицу времени От нагретой зоны кожуху, рассеивается в окружающую среду:

. • a,(t,QaAk-Q, . (4-28)

где о, - тепловая проводимость между кожухом и-средой.

Решая систему уравнений (4-26)-(4-28) относительно 4, к> получим:

Ok у От )

(;=i[(D-i)(;+4+p(+J;)

(4-29) (4-30) (4-31)

(4-32)

Из выражений для 4, и tf можно получить формулы для расчета теплового режима в двух предельных -случаях: при отсутствии охлаждающей жидкости и при отсутствии кожуха.

Если нет протекающей жидкости, то это означает, что со = Он = = = 4. и уравнения принимают вид:

(4-33)

,• .. . (4-34) Отсюда легко найти связь между темпезатурой нагретой зоны и кожуха: t-t,=(t-h){l +). . . . (4-35) Если в блоке отсутствует -кожух, то = оо и .. •

1 Г to

~ -d L Оз

(Dl- i)/; + ?,+p

Оз J

(4-36) (4-37)

(4-38)

Здесь - тепловая проводимость между нагретой зоной и окружающей средой. -

Используя выражения для температуры нагретой зоны и кожуха, можно перейти к тепловому расчету конкретных конструкций.

4-2. Рагчет охлаждения при естественной конвекции

, ; Определение тепловых проводимостей в блоке. Полный коэффициент тепло-

отдачи поверхности кожуха. Учет ориентации нагретой поверхности при вы-, числении конвективных коэффициентов. Построение тепловой характеристики.

. Определение размеров и положения нагретой зоны. Коэффициент теплопрре-

. • дачи для различных областей блока

Естественное воздушное охлаждение РЭА - самый, простой способ-отвода тепла в окружающее пространство, осуществляемый за счет естественной конвекции и лучеиспускания. Естественное воздушное охлаждение позволяет отводить Тепло при мощностях теплового потока до 0,05 ет/см, при этом перегрев внутри блока не превышает 30 град. Такой перегрев допустим для аппаратуры, работающей в окружающих условиях, близких к нормальным.

Расчет охлаждения при естественной конвекции сводится к определению тепловой характеристики кожуха или нагретой зоны РЭА. Тепловой характеристикой нагретой зоны (кожуха) называется функциональная зависимость температуры перегрева от мощности тепловых потерь. РЭА имеет очень низкий коэффициент полезного действия по мощности, поэтому можно считать, что мощность тепловых потерь равна мощности, потребляемой от сети.

Связь между мощностью Р, потребляемой изделием, и средней температурой перегрева поверхности выражается равенством:

Р = Ato, " (4-39)

где Д = - ic - температура перегрева, град; t - температура кожуха (при этом поверхность кожуха считаем изотермической), °С\ - температура окружающей среды, °С; - тепловая проводимость от кожуха вереду, вт-град~. . .

Тепловая проводимость кожуха определяется как сумма тепловых проводимостей верхней и нижней поверхностей и тепловых проводимостей боковых стенок: . ,

Ок = <к.в + Ок.н + <к.б;

с, = аЛ+«А + «б5б, (4-40)

гдеав» <н) - полные коэффициенты теплоотдачи верхней, нижней и боковой поверхностей, вт-м~-град; S, S„, Sg - площади верхней, нижней и боковой наружных поверхностей, м.

Постный коэффициент теплоотдачи /-Й поверхности равен сумме конвективного коэффициента коэффициента лучеиспускания «л:

«г = «кг + «лг- (4-41)

В общем виде коэффициент лучеиспускания •

Mni%if(t.,ti), ..• (4-42)

где е„[ - приведенная степень черноты i-й наружной поверхности кожуха; если блок находится в неограниченном пространстве, то е,, = 8 (степени черноты соответствующей стенки); (р/ - коэффициент взаимной облучен-ности1-й поверхности кожуха и соседнего блока (/). Если вблизи нет никаких тел, то коэффициент взаимной облученности равен 1. Если такие тела имеются, то вычисление этого коэффициента производится по методике, приведенной в [31 ]. - . -Функция температуры для одиночного блока

Гк - tc - ,

где 4 - температура кожуха; i - температура окружающей среды. Значения функции температур представлены в табл. 4-2.