12. в соответствии с формулами (4-78) и (4-79) получим окойчательные значения if и Р: <к-44 ~ 25.3-44 - - -

Р = 97,4 +

34,6-34.3

33.5 - 34

(82.5 - 97.4) = 102 em. - (

4-4. Тепловой раочет РЭА г.

[,> о принудительным воздушным охлаждением

. - Виды систем принудительного. воздушного охлаждения. Определение длины

траектории потока воздуха вдоль теплоотводящей поверхности. Расчет тепловой характеристики. Сопротивление местных потерь и потерь на трение. > Полный аэродинамический напор. Приточные, вытяжные и приточно-вытяж-

ные системы вентиляции

В тех случаях когда охлаждение естественной конвекцией не приводит к желаемым результатам, приходится прибегать к системам с принудитель-. . ным воздушным охлаждением. При конструировании блоков и стоек с такой системой необходимо выбрать систему принудительного охлаждения, установить необходимый расход воздуха и выбрать тип вентилятора, найти допустимые тепловые нагрузки на отдельные элементы конструкции, выбрать конструкцию блока применительно к условиям вентиляции, определить размещение элементов конструкции на шасси с -точки зрения их наилучшего охлаждения.

Процесс теплообмена РЭА, охлаждаемой продуваемым воздухом, осложняется разветвлением потока в лабиринте каналов свободного пространства между элементами конструкции.

Сложные условия при расчетах можно упростить, введя ограничения. Пусть блок имеет форму прямоугольного параллелепипеда, в противоположных малых гранях которого

расположены приточные и отводящие воздуховоды. Внутри кожуха приблизительно на равном расстоянии от крышки и дна располагается горизонтальное шасси, с обеих сторон которого находятся теплонесущие элементы конструкции. Будем считать, что они распределены по шасси равномерно. При таком условии можно допустить, что внутри нагретой зоны отсутствуют широкие каналы, через-которые могла бы проходить масса охлаждающего воздуха, минуя элементы конструкции. Сделаем допущение, что все элементы, расположенные на шасси, омываются параллельным потоком. Это будет справедливо в том случае, если нагретая зона расположена на некотором удалении от приточных окон.

Необходимо создать каналы равного сечения, что обеспечит равномерное охлаждение элементов конструкции.

Допустим, что поток воздуха, набегающий на первый поперечный ряд элементов, распределяется равномерно по сечению блока; поэтому интенсивность теплообмена будет определяться средней скоростью воздушного потока [17]. -

При стационарном режиме тепловая мощность Р (рис. 4-21), выделяемая теплоотдающими деталями в нагретой зоне, передается протекающему воздуху (тепловая проводимость J, и лучеиспусканием (тепловая проводи-

мость 03.,,) передается кожуху. От кожуха часть тепловой энергии (тепловая проводимость ) конвекцией и лучеиспусканием передается в окружающую среду, а другая ее часть (тепловая проводимость ) конвекцией передается протекающему потоку, и уносится им.

Рис. 4-21. Схема тепловых проводимостей одиночного блока РЭА с принудительной вентиляцией

Нагретая зона заштрихована. Воздушный поток показан стрелками. К - кожух блока

На основании этого можно написать:

P = o,.Ats-Q + a,.Ah-Q. (4-80)

где 4 - температура нагретой зоны; - температура воздуха внутри блока; 4 - температура кожуха.

Если считать, что тепловые проводимости и мощность Р известны, то уравнение (4-80) содержит три неизвестные величины: 4» 4» 4- их

определения необходимы дополнительные условия.

Одно дополнительное уравнение можно получить из рассмотрения теплообмена кожуха. Тепло передается кожуху от нагретой зоны лучеиспусканием и отдается кожухом во внешнюю среду и в "протекающий воздушный поток внутри блока:

СГз.Л4-к)=СТ,.е(4- + СТ«.з(/,-4), (4-81)

где 0. с - тепловая проводимость между кожухом и окружающей воздушной средой, вт/град; 0 g-тепловая проводимость между кожухом и протекающим внутри блока воздухом, вт/град.

Второе дополнительное уравнение получим, если предположим, что все тепло (кроме той части, которая рассеивается наружной поверхностью кожуха во внешнюю среду) идет на увеличение теплосодержания протекающего воздуха:

P-o,it-Q==:w(t-t; • (4-82)

где W = Gyc; G - объемный расход воздуха, м; с - удельная теплоемкость при постоянном давлении; у - плотность воздуха; х» вых - температура воздуха на входе и на выходе.

Для упрощения будем считать, что температура воздуха внутри блока меняется линейнб,, тогда

o = 0,5(4, + 3,J, • (4-83)

Учитывая равенство (4-83), уравнение (4-82) можно переписать в виде:

P = o,,Ut.-tc) + 2wit,-U.- \. (4-84)

Система уравнений (4-80), (4-81) и (4-84i позволяет определить тепловые характеристики нагретой зоны и кожуха при условии, что известны способы определения тепловых проводимостей и известен расход воздуха, прогоняемого через блок.

Нагретая зона состоит из двух частей, расположенных ниже и выше шасси. Поэтому полная тепловая проводимость от нагретой зоны к протекающему воздуху будет

Оз.. = «31531 +«3232. . (4-85)

где - коэффициент конвекции от теплоотводящих поверхностей над шасси; «за - то же, но под шасси, вт!{м град); S - суммарная площадь теплоотдающих поверхностей над шасси, м; S - то же, но под шасси, м.

Теплоотдающая поверхность равна сумме поверхностей всех элементов конструкции, расположенных в соответствующем отсеке, и поверхности шасси в этом отсеке: . .

5з, = 5д, + 5,,; • ; • (4-86)

при этом поверхность детали в г-м отсеке • .

: • S,,= SS;; . (4-87)

- " . S„, = a6-ДД5,, (4-88)

где mi - количество элементов конструкции в рассматриваемом отсеке блока, шт.; 8/ - теплоотдающая поверхность конструктивного элемента.

1; ASj - часть площади шасси, заниГмаемая конструктивным элементом, м; а - длина шасси, м; b -ширина шасси, м.

Коэффициент теплоотдачи можно найти из критериального уравнения для теплоотдачи тел, омываемых поперечным потоком воздуха. Для значений числа Рейнольдса iO<CRe<ClO" критериальное уравнение имеет вид:

Nur = 0,8 yW, , (4-89)

где Re/ = vVjv; Nu/ = aliK.

Решая относительно a, получим: " •

аз, = 0,8

(4-90)

где л - коэффициент теплопроводности воздуха, вт-м~-град~\ v - коэффициент кинематической вязкости воздуха, ж-сек"; - объемный расход воздуха через t-ft отсек, 11 - средний определяющий размер элемента конструкции, м; - площадь канала, по которому проходит воздух в i-M отсеке, м.

Величина 11 определяется выражением:

mi /=1

(4-91)

l-a*b

Рис. 4-22. Обтекание тел различной формы поперечным потоком: а - плоскость; б - цилиндр; в - параллелепипед

где 1] - длина пути воздуха вдоль поверхности /-Г0 элемента конструклии, м (рис. 4-23); Sj - площадь поверхности элемента конструкции, м.

В равенстве, (4-90) скорость воздушного потока представлена приближённо как

v==. (4-92)

Величина определяется как средневзвешенная по параметру i:

- - •

(4-93)

F = Fo, + 0,215V Sd,.

(4-94)

В этом выражении и Fo - площадь среднего и узкого сечения для прохода воздуха в р,-м ряду элементов конструкции; г. - количество рядов в одном отсеке; - количество элементов конструкции в р,-м ряду; - диаметр торца v-ro элемента конструкции; и - средневзвешенные в пределах р,-го ряда высота элементов конструкции и длина пути воздуха вдоль теплоотдающей поверхности, определяемые выражениями:

(4-95) =

(4-96)