11. Определим коэффициент лучеиспускания для областей /, 4, 3. Из формулы (4-22) найдем значение функции

49 + 273 \4 / 30 + 273 \4 100 ) v 100 ,/

. / (-з.к) = 5,67-;q 3o - = е.72вт1{м.араду, . "

ajjj = 0,875.6,72 = 5,88 бт/(ж2.граЭ); . •

«ла= 0,865-6,72= 5,82 вт1(м град); ссл4 = 0,752.6,72 = 5,05 вт/{м":град). Вычислим полные коэффициенты теплопередачи для каждой области: /(1= 7,55+5,88 = 13,43 ет/(ж2.гра5); -• /(4= 7,55+ 5,05= 12,6 бт/(ж2.граЭ); Кг = 1,38+ 5,82= 7,2 вт/(ж2. граб);

Оз = KSst + KSsi + = 13,4-0,08 + 12,6.0,148 + 7.2.0,08 = 3,51 ет/град. По формуле (4-33) находим температуру нагретой зоны во втором приближении:

/r = e+i( + i)=20 + 35(3 + -ig)=40"c.

Температура нагретой зоны во втором приближении заметно отличается от темпера, туры нагретой зоны, рассчитанной в первом приближении, 4 ~ 49° С, паэтому необходимо проиевести расчет в третьем приближении для уточнения.

Вторая точка тепловой характеристики рассчитывается таким же способом при другой выбрашой температуре кожуха. Из построенного графика находят температуру нагретой з.оны призйданной мощности, рассеиваемой блоком (в нашем случае 130 ет).

4-3. Расчет температуры нагретой зоны в блоках с перфорированным кожухом

Пути отвода тепла при наличии в кожухе перфораций. Эквивалентная схема тепловых проводимостей. Количество тепла, отдаваемого в воздух, протекающий в нижней и верхней части блока. Общее уравнение теплового баланса. Связь между количеством протекающего воздуха и разностью давлений. Последовательность расчета тепловой характеристики при наличии в кожухе перфораций

Рассмотрим метод расчета температуры нагретой зоны блока с перфорированным кожухом и горизонтально расположенным шасси (рис. 4-18). Тепло рассеивается в окружающую среду путем конвекции и излучения наружными поверхностями кожуха, а также отбирается протекающим через блок воздухом. Движение воздуха обусловлено разностью температур нагретых и холодных объемов воздуха, а следовательно, и давлекийвнутри и снаружи блока. Воздух втекает в блок через нижние отверстия 1 кожуха, нагревается, и плотность его меняется. Поднимаясь вверх, он проходит через отверстия шасси, попадает в верхнюю область и далее через отверстия 2, расположенные в верхней части, выходит наружу.

Между мощностью, рассеиваемой в блоке, температурой отдельных частей, геометрическими и физическими параметрами конструкции и условиями эксплуатации должна существовать зависимость. Задача состоит в том, чтобы найти эту зависимость. *

С целью упростить расчет сделаем ряд допущений.

1. Будем считать, что нижняя поверхность шасси делит внутренний объем блока на две части с температурами tti t, т. е. будем считать, что температура внутри данной области не меняется и равна среднеарифметическому значению температуры втекающего и выходящего воздуха:

- • • - ., i = 0,5(f,-f 3.J; (4-47)

2 = 0.5(f,.+f,,J, (4-48)

где tl - среднее значение температуры воздуха в нижней области; - то же для верхней области; 4. ц, - температура воздуха вблизи нижней поверхности шасси; 4ых-температура вытекающего, из блока воздуха.

2. Нагрев воздуха внутри блока происходит только за счет конвекции, для лучистой энергии воздух прозрачен, и его нагревания за счет лучеиспускания не происходит.

3. Величину коэффициента теплоотдачи всех внутренних поверхностей блока будем считать одинаковой.

4. Поверхность кожуха будем считать изотермической.

В соответствии с принятыми допущениями можно вьщелить пять изотермических областей: нагретую зону (4), кожух (4), воздух в нижней части , (tj), воздух в верхней части (fg), окружающую среду (4)- Эквивалентная схема протекания теплового процесса представлена на рис. 4-18, б. Тепловая мощность Р, выделяемая в нагретой зоне; рассеивается тремя путями: конвекцией передается кожуху в нижней и верхней части блока и излучением - кожуху. Кожух рассеивает тепловую мощность в окружающую среду путем

Рис. 4-18. Схематическое изображение блока с перфорированным кожухом и шасси (а) и схема соединения его тепловых проводимостей (б)

конвекции и излучения и частично, путем конвекции передает воздуху, протекающему внутри блока. Воспринимаемое воздухом тепло идет на повышение его теплосодержания, поэтому точки эквивалентной схемы с температурой ti и можно считать стоками энергии с производительностью Qi и Q.

Применяя закон сохранения энергии к отдельным процессам теплообмена РЭА с перфорированным кожухом, можно составить ряд уравнений, решая которые найдем связь между физическими и геометрическими параметрами конструкции.

Первое уравнение запишем из условия, что тепловая мощность передаваемая конвекцией воздуху от нижней поверхности шасси и от нижней части кожуха (область /), идет на повышение теплосодержания воздуха:

Qi = o,Ats-h) + o,Ut.-td . (4-49)

или иначе

c,S,i(ts~ti) + S,i(t.-ti)2Lc{ti-t,), (4-50)

где а - конвективный коэффициент теплоотдачи всех внутренних поверхностей блока; 5з\ - площадь реальной поверхности нагретой зоны в области /; - площадь поверхности кожуха в области 1, L - расход воздуха, протекающего через нижнюю область /, кг-сек~; с - удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, дж-кг -град.

Правая часть уравнения записана на основании допущения 1. Изменение теплосодержания воздуха в нижней области пропорционально разности температур 4. ш- 4. которая с учетом уравнения (4-47) равна

в.ш-4 = 2(4-д. (4-51)

В уравнение (4-50) входят четыре неизвестных: 4i 4. и L. Второе уравнение получим из условия, что тепловая энергия, передаваемая коквек-

ч 86

цией воздуху от верхней поверхности шасси и от верхней внутренней поверхности кожуха, идет на повышение теплосодержания воздуха в верхней области:

Q2 = огз, -1) + (t, - t; (4-52) .

aS2 (ts - h) -f aS,a {t, - h) = 2Lc (t - 2t, + 4), (4-53)

где S32 - площадь поверхности нагретой зоны в области 2; - площадь поверхности кожуха в области 2.

Правая часть уравнения (4-53) составлена в предположении, что изменение теплосодержания воздуха в верхней области 2 пропорционально раз-кости температур 4ых - 4. ш. которая с учетом уравнения (4-48) будет

4ь«-4.ш = 2(2-в.ш)- . (4-54) ,

Из выражения (4-51) следует, что *

4.ш = 21-4, • (4-55)

поэтому

4b,x-4.n. = 2(2-24-f о. (4-56)

В уравнение (4-53) вошел новый неизвестный параметр а-Третье уравнение напишем из условия, что мощность j, (4, 4) источников тепла передается излучением от нагретой зоны к кожуху. От кожуха тепло отводится в двух направлениях: внутрь блока, нагревая находящийся в кем воздух путем конвекции, и в окружающее пространство:

Ps. . = Р. + (4 -+ (t, - 4); (4-57)

Ps.Ats,Q = PK + cS,xit.-ti) + aSAt.-td. (4-58)

Расчет Pg. J, производится по формуле:

/з.Л4,У = е„/(4,У(4-4)Фз.Л.л, , (4-59)

где Ец - привецеккая степень черноты нагретой зоны и внутренней поверхности кожуха; j, - площадь поверхности условной нагретой зоны; фз. к - коэффициент взаимной облученности между нагретой зоной и внутренней поверхностью кожуха.

Расчет производится по формуле Р„. = о (4 - 4)- " "

Тепловая проводимость о, от кожуха в окружающую среду находится из выражения полкой тепловой проводимости:

= S («к,- + «л.) (4-60)

При расчете Р кожух будем считать сплошньш:

SSKi=S = S + Si-f S2+Sa, (4-61)

где - площадь поверхности кожуха без учета перфораций; и S2 - общая площадь отверстий на кожухе, расположенных ниже и выше шасси.

Увеличение реальной поверхности кожуха приводит к неточности в определении величины Р. Однако возникающая при этом ошибка может быть уменьшена за счет того, что в выражении тепловой проводимости от кожуха в окружающую среду величина коэффициента взаимной облученности ф. с = = 1. При этом в уравнении (4-58) будут одинаково завышены значения Pg. и Р,- Это допущение значительно упрощает дальнейшие рассуждения.

Четвертое уравнение может быть выведено из условия общего теплового баланса. Полная мощность источников энергии Р, расположенных в нагретой зоне, рассеивается наружной поверхностью кожуха, а часть тепла уносится проходящим через блок воздухом, поэтому

Р = Р + 2Lc (t - tl). (4-62)

Второе слагаемое правой части уравнения (4-62) составлено на основании допущения 1 (см. стр. 84). Мощность, отводимая протекающим через