Духа у = v= 15,6.

• «

Вентилятор выбирают по двум параметрам: производительности и напору. Производительность определяется по формуле (4-110). Напор определяют, как отмечалось выше, исходя из аэродинамического сопротивления системы.

Распределение потока воздуха между стойками устанавливается регулированием щелей в жалюзи.

Пример расчета тепловой характеристики блока с принудительным охлаждением. Исходные данные. Размеры блока: = 0,319 м, - 0,258 м, Lg = 0,194 м. Шасси расположено посередине блока горизонтально. Элементы конструкции на шасси в верхней и нижней части блока расположены равномерно, рядами. Габариты шасси: 4 = 0,318 м, 1 = 0,257 м, толщина шасси 4 = 0,025 м. Все элементы конструкции имеют цилиндрическую форму, диаметр элементов конструкции 25.10"* м, высота детали = 75.10"" м. Расстояние между центрами элементов в поперечном ряду у = 35-10- м, в продольном ряду х = 35. 10" м. Число элементов конструкщи в поперечном ряду с одной стороны шасси 7, число поперечных рядов 9, длина поперечного ряда А = 0,235 м. Длина продольного ряда элементов конструкции В = = 0,135 м. Общее число элементов в блоке N = 126. Число элементов с одной стороны шасси п - 63. Зазоры между поперечными рядами .элементов конструкщи и кожухом перекрыты диафрагмами.

Температура подводимого воздуха равна температуре среды, 4х = <с = 20° С, расход воздуха 0= 1,65.10" п?1сек. Теплообмен внешних поверхностей кожуха с окружающей средой происходит в условиях естественной конвекции. Внутренние и внешние поверхности блока имеют степень черноты = 0,92. Степень черноты нагретой зоны бз = 0,96. Плотность воз-= 1,2 кг1м, теплопроводность Я= 2,6.10-2 вт/(м.град), кинематическая вязкость 10-" мУсек.

Решение. 1. Расчет геометрических параметров. Шасси делит блок на две симметричные части, поэтому расчет производят только для верхней области. Боковая поверхность одного элемента конструкции

5д. 6 = JX d/гд = 3,14 2,5 - Ю" 7,5 10" = 0,59 10" м.

По формуле (4-87) определяется площадь теплоотдающих поверхностей элементов

S , = Д = п (5д. 6 + if) 63 [0,59-10-2 + 3.14 (25.10-=)2 j По формуле (4-88) находят площадь шасси, не занятую элементами,

=.0.318-0,257 -63- =0,0512 м\

По формуле (4-86) определяют площадь теплоотдающей поверхности Sj,2 = Sni,a-b -f 5ш1,2 = 0,402 + 0,0512 = 0,453 м.

Длина траектории воздуха вдоль поверхности элементов

1[ 2 = lf = 0,5л df 0,5 - 3,14 25 Ю" = 3,93 IQ- м.

Площадь узкого сечения для прохода воздуха в (л-м ряду деталей

ош.г = (г/ - ) К ("р - 1) = (35 - 25) - Ю 75 -10- (7 - 1) = 0,45 • Ю мК

Воздушные каналы между элементами и кожухом перекрыты диафрагмами, поэтому при расчете величины /оц1,2 считаем, что воздух не омывает поверхности элементов, обращенных к кожуху. По формуле (4-94) находят площадь среднего сечения для прохода воздуха в (л-м ряду деталей

Ul.2=-OU+O.215/Zi; d=:

= 0,45-10-24-0,215-75-10-з-6-25-10-з = 0,692-10-2 . По формуле (4-97) определим расход воздуха через один отсек

G, = G -- = 1,65-10-2 . 2 = 0,825-10- м/сек.

1 + 2

Площадь теплоотдающей поверхности всей нагретой зоны блока, S3 = 28 3 = 2. 0,453= = 0,906 л2.

Вычисляем поверхность кожуха: 5,,= 5д= LiL = 0,319.0,258 = 0,082 м; Sg = 2l3 (Lt-h.L) = 2.0,194 (0,319-+-+ 0,258) = 0,224 м; Sk = -f 2Sb = 0,224 + 2.0,082 = 0,388

Условную нагретую зону можно считать прямоугольным параллелепипедом, так как элементы занимают практически всю площадь шасси

"Ss. л = 21Л + 5 + (2Ад +/з) (Л + 5)] =

= 210,235• 0,305 + (2,75- Ю"» + 25-10" (0,235 -[- 0,305)] = 0,352 м.

Приведенная степень черноты бп = бкбз = 0,92-0,96 = 0,89.

2. Найдем одну точку тепловой характеристики в первом приближении. Задаемся температурой перегрева кожуха ©к = 5 град, тогда температура кожуха 4 = 25° С. Задаемся температурой перегрева нагретой зоны©! = = 3- 5 = 15 град; тогда температура нагретой зоны будет 3 = 20 -f 15 = 35° С,

Рассчитаем тепловую мощность Р:

а) средняя температура окружающей среды tm= 0,5 -f = 0,5 (25 -\- 20) = 22,5° С;

б) по номограмме (рис. 4-13) при ©к = 5 град, L2 = 0,258 м и tm= 22,5° С определяем закон охлаждения; в нашем случае это закон степени 1/4. Рассчитаем конвективный коэффициент теплоотдачи по методике, изложенной выше, получим

ан. = 1,3aKt, = 1,3 - 2,82 = 3,66 втЦм град);

«к. д = 0,7aKt, = 0,7 2,82 := 2,04 втЦм град);

в) определяем конвективный коэффициент для боковой стенки кожуха ак1з при = = 5 град Ls = 0,194 м, tm = 22,5° С : aLs = 3.12 вт1{м-град);

г) определяем коэффициент лучеиспускания «д. в = л. д = «л, 6 = е/ (4-, 4)." е = 0,92;

/ 25 + 273 \4 / 20 + 273 \4

/(/„ Q = 5,67 ) = 6,0;

«л.в = 0,92. 6,0 = 5,52 вт/(м. град);

д) суммируем коэффициенты теплоотдачи:

в + ол. в = 3,66 -j- 5,52 - 9,18 вт1(м град); ад = д + ал. д = 2,04 + 5,52 = 7,56 втЦм" град); «6 = «к. 6 + «л. 6 = 3,12 + 5,52 = 8,64 втЦм град);

е) определяем тепловую проводимость кожуха, см (4-40):

Ок= 8,64.0,224-f 9,18.0,082-f 7,56.0,082 = 3,31 вт/град;

ж) тепловой поток, передаваемый от кожуха в среду, Рк = Ок&к = 3,31.5= 16,5 ет.

3. Определим коэффициент теплоотдачи, см. (4-90):

"П, 2 \ .

«31, 2 = 0,8 --7-

„о 2,6.10-2 / 0.825-10-2.3,93-10-= \о,5 „ п ,/ 9 «31,2 - 0,8 дз ( 15.6.10-в.0,692.10-2-)- = 2,9 вт/{м - град).

В рассматриваемом примере отсеки одинаковы, поэтому cci = = «з = = 29 вт/{м-град).

4. Найдем коэффициент лучеиспускания от нагретой зоны к кожуху;

/ 35 + 273 у / 25 + 273 \4 /(4= 4-25 -5.67 = 6,24 етцм.град),

«л. 3. к = Ёп/ (4, к) = 0,89-6,24 = 5,55 вт/{м град).

5. По формуле (4-104) рассчитаем величину перегрева воздуха в блоке в первом приближении

*з = [к - «л. 3. А. л (*з - -Ь «з5к#к1 =

= 29-0.388 16- 352-) + 29-0,388-5] = 4,7 грай.

6. Находим теплоемкость с воздуха при температуре ti = 4 -f 8в = 24,6° С: Ср = = 1000 джЦкг.град).

7. По формуле (4-105) определяем мощность, рассеиваемую нагретой зоной: Pi = + + 2ш (©в - ©вх); а» = Осу.

Плотность воздуха у определяем для температуры 20° С. При этом Pi = 16,5 + 2.1,65.10-2.1000.1,2.4,65 = 200,0 вт.

8. По формуле (4-103) уточняем значение температуры перегрева нагретой зоны „II Р + аз5з#в + аз. лз.лк 200 + 29-0,906 4,65 + 5,55• 0,352-5 у осо

аз5з + аз.л5з.л "~ 29.0,906 + 5,55-0.352 - /, о v..

9. Проведем расчет во втором приближении. Задаем значение перегрева нагретой зоны, рассчитанное как среднеарифметическое между и

Находим

/ 31,2 + 273 44 / 25 + 273 \4 /(2. к) = 5,67-31.2-25 = вт/(м-град).

Коэффициент лучеиспускания от нагретой зоны к кожуху Кд. з. к= 0,89-5,92 = = 5,27 вт/(м. град).

Величина перегрева воздуха в блоке

©в2 = 29.0,388 -5,27 0,352(11.2- 5) -f 29• 0.388• 5] = 5,3 град.

Значение мощности, рассеиваемой нагретой зоной,

Рг = 15,9 + 2.1,65-10-2.1000.1.2. 5,3 = 226 вт.

Уточняем значение температуры перегрева нагретой зоны:

226+ 29-0.906.5.3+ 5.27.0.352-5 ,о "2- 29-0.906 + 5.27.0,352-- Р"

Это значение мало отличается от заданного значения бзг = 11,2 град, поэтому дальнейших уточнений не производим и считаем, что при температуре перегрева кожуха &к = 5 град температура перегрева нагретой зоны -д = 12,5 град и мощность, рассеиваемая нагретой зоной, Р 227 вт.

Расчет второй точки тепловой характеристики производится в таком же порядке при ином значении температуры перегрева кожуха.

По рассчитанным точкам строят тепловые характеристики блока, из которых и находят температуру перегрева нагретой зоны и кожуха при известной рассеиваемой мощности в блоке.

4-5. Жидкоотное и испарительное охлаждение

Виды систем жидкостного охлаждения. Охлаждающие жидкости. Тепловые трубки

В крупных передатчиках мощность рассеиваемая генераторными и усилительными лампами, очень велика. Сравнимая с этим плотность теплового потока наблюдается в блоках на микросхемах. Поэтому для воздушного охлаждения потребовались бы мощные вентиляторы. В этом случае для теплообмена выгодно использовать охлаждение за счет испарения кипящей жидкости. Теплоотдача испарением в сотни раз превосходит теплоотдачу конвекцией.

Процесс кипения дает возможность поддерживать высокую стабильность температуры. -

Существует несколько типов систем жидкостного охлаждения, отлича-. ющиеся физикой процессов, происходящих в жидкости, и конструктивным решением. Наиболее просто отвод тепла может быть осуществлен с помощью жидкости, протекающей по каналам, стенки которых имеют хороший тепловой контакт с теплонагружёнными элементами. Специальные каналы для жидкости могут отсутствовать, в этом случае жидкость заполняет все пространство, где размещаются элементы конструкции. Такие системы могут работать при естественном перемешивании жидкости или иметь принудительное перемешивание. Принципиальной особенностью таких систем охлаждения является то, что температура жидкости в установившемся режиме