Последовательность расчета

1. Определяется перегрев места крепления прибора с радиатором

(4.5.58)

где Rкт — контактное сопротивление «прибор—теплосток» В_КТ = 2,2 • 10^-4/5_к, 5_К — площадь контактной поверхности, м²;

Rтc — тепловое сопротивление «теплосток (радиатор)—среда». При этом должно выполняться условие Р_тах > Р_рас •

2. Тепловое сопротивление «теплосток—среда» определяется по формуле

(4.5.58)

 

где q — коэффициент, учитывающий неравномерность распределения температуры по радиатору ( 0,9).

 

3. Средняя поверхностная температура перегрева радиатора

(4.5.60)

 

4. По значению (рис. 4.5.24) находят минимальную высоту радиатора .

Рис. 4.5.24. Изменение сопротивления R_тс от размера ребра радиатора и при 50 °С; = 0,9; = 0,2 см; h — 30 мм

 

5. Задаются габаритами радиатора: l — ширина радиатора; b — расстояние между ребрами; h — высота ребра; d — толщина основания. Рекомендуется придерживаться следующих значений при основании радиатора 90 х 90 мм: = 3 мм; d = 5 мм; h = 20 мм;

b= 12 мм (естественная конвекция) и b = 6 мм (принудительное движение воздуха).

6. Расстояние между ребрами

(4.5.61)

 

где п и — число и толщина ребра.

Расстояние между ребрами определяют из условия , где А — толщина погранич­ного слоя (при естественной конвекции А = 8...10 мм, при вынужденной — А 2,5 мм). Толщина и высота ребра выбираются из условия:

(4.5.62)

где h — высота ребра;

— суммарный коэффициент теплоотвода; — теплопроводность материала радиатора.

Ширину радиатора l определяют из конструктивных соображений, считая :

Таблица 4.5.8 Материалы для радиаторов________________________ Название материала , кг/м3 , Вт/ (м2 • К) Медь 8 960   Сплавы алюминия 2 660   Сплавы магния 1 760   Сталь 7 840   Нержавеющая сталь 7 840

 

Таблица 4.5.9 Степень черноты поверхностей некоторых материалов__________ Алюминиевый сплав с шероховатой поверхностью 0,06...0,07 Алюминиевый сплав окисленный 0,20...0,30 Алюминиевый сплав анодированный (черный) 0,80...0,85 Медь окисленная 0,80...0,88

 

7. Целесообразность оребрения радиатора определяется в зависимости от значения критерия [29]:

(4.5.63)

В_i < 1 (ребро охлаждается), В_i > 1 (ребро—изолятор), В_i = 1 (ребро не влияет).

Всю поверхность радиатора разбивают на части: — площадь между ребрами; — площадь ребер, обращенная друг к другу; — площадь крайних ребер; — площадь торцов ребер; — неоребренная площадь.

Неоребренная площадь

= L

Оребренная площадь

(4.5.64)

8. Полные коэффициенты теплоотдачи оребренной и неоребренной поверхностей:

(4.5.65)

Для поверхностей S₁ и S₂ коэффициенты взаимной облученности определяются из графика (рис. 4.5.25) или рассчитываются:

(4.5.66)

Рис. 4.5.25. Коэффициент взаимной облученности

 

Конвективный коэффициент теплоотдачи, Вт/(см² °С):

(4.5.67)

 

где t_м = 0,5(t_{п mах} + t_с).

Величина А(t_м) учитывает свойства среды и находится по графику (рис. 4.5.26).

Рис. 4.5.26. Зависимость А = f (tм)

 

Влияние атмосферного давления на величину А(t_м) находят из графика рис. 4.5.27.

Рис. 4.5.27. Зависимость А от атмосферного давления

 

9. Мощность, рассеиваемая гладкой поверхностью радиатора, Вт:

(4.5.68)

10. Величина теплового сопротивления гладкой поверхности, °С/Вт:

(4.5.69)

11. Мощность, рассеиваемая оребренной поверхностью:

(4.5.70)

где — мощность, рассеиваемая г-й поверхностью;

температура среды между ребрами.

Температура воздуха вблизи поверхностей S₃, S₄ и S₅ равна t_с.

Температура воздуха вблизи поверхностей S₁ и S₂ (между ребрами) равна

(4.5.71)

где Н — относительный температурный напор;

t_Т — средняя поверхностная температура теплостока.

Если ребра располагаются вертикально, то

(4.5.72)

Где (рис. 4.5.28 и 4.5.29);

для S₃, S₄,S_5. для S₁ и S₂ (конвективный коэффициент торцевых по­верхностей рёбер принимается таким же, как и для крайних ребер).

Тепловое сопротивление оребренной поверхности, °С/Вт:

(4.5.73)

 

 

Общее тепловое сопротивление равно

(4.5.74)

Рис. 4.5.28. Зависимость А = f (tМ)

 

 

Мощность, рассеиваемая радиатором, Вт:

(4.5.75)

Необходимо ВЫПОЛНИТЬ условие:

Радиатор с двухсторонним оребрением

Расчет двустороннего оребренного радиатора производится по тем же формулам, что и расчет односторонне оребренного радиатора. При этом неоребренную поверхность основания радиатора S₅ замещают соответствующими поверхностями ребер. Для уста­новки полупроводникового прибора на радиаторе часть ребер должна быть удалена. Это учитывается соответствующим уменьшением площади оребренной поверхности.

Радиатор типа пластины

При расчете пластинчатого радиатора используют расчетные выражения для пло­ской поверхности (пластина может быть гладкой или изогнутой в виде буквы П).

Вопросы для контроля

1. Какие существуют виды механических нагрузок на ЭС?

2. Что такое ветроустойчивость и выборочность?

3. Что такое прочность конструкции?

4. Каковы основные схемы расположения амортизаторов на ЭС?

5. Что такое центр масс и центр жесткости и как они влияют на конструкцию ЭС?

6. Как производится определение резонансных частот блока, установленного на амортизаторы?

7. Что собой представляет упаковочная тара для транспортирования и каковы ее характеристики?

8. Что такое нормальный тепловой режим ЭС?

9. Что такое СОТР?

10. Какие существуют базовые системы охлаждения, применяемые в ЭС?