С источниками тепла, распределенными в объеме

К данному классу ЭС относятся конструкции блоков книжного, веерного и разъемного типов. Общим для них является то, что нагретая зона представляет собой объем, занимаемый собранными в пакет функциональными ячейками (ФЯ). Самая «горячая» точка конструкций – центр нагретой зоны.

Схематическое изображение конструкции приведено на рис. 5.11,а. Пакет функциональных ячеек (нагретая зона) 1 размещен в корпусе 2 и закреплен на корпусе с помощью установочных элементов 3 (бобышек, втулок, кронштейнов, угольников и др).

Рис. 5.11 – Тепловая модель конструкции блока с объемной нагретой зоной:

схематическое изображение конструкции (а); тепловая схема (б)

При построении тепловой модели принимаются следующие допущения:

· поверхности корпуса и нагретой зоны являются изотермическими;

· нагретая зона представляет собой однородное анизотропное тело.

Тепло от центра нагретой зоны с температурой t_З0теплопроводностью (эквивалентная тепловая проводимость σ_З) выводится на поверхность нагретой зоны. С поверхности нагретой зоны посредством конвективной (σ_З.К) и лучевой (σ_З.Л) теплопередачи через воздушные прослойки, теплопроводностью контакта «нагретая зона – установочные элементы» (σ_Т.К) и самих установочных элементов (σ_У.Э) тепло передается на внутреннюю поверхность корпуса. За счет теплопроводности стенок (σ_С.К)тепло выводится на наружную поверхность корпуса, откуда конвекцией(σ_К.К) и излучением (σ_К.Л) переносится в окружающее пространство.

Тепловая схема, отражающая процесс теплообмена конструкции с окружающей средой, приведена на рис. 5.11, б, схематическое изображение конструкции – на рис. 5.11, а.

Критериальной оценкой теплового режима блока является температура в центре нагретой зоны t_З0. Как следует из тепловой схемы (рис. 5.11, б),

,

,

,

,

где P – тепловой поток, рассеиваемый конструкцией;

– тепловая проводимость нагретой зоны от центра к ее поверхности,

– эквивалентный коэффициент теплопроводности нагретой зоны по направлению z,

, , – приведенные геометрические размеры нагретой зоны по соответствующим направлениям осей координат,

С – коэффициент формы нагретой зоны, определяемый по графикам [2];

– конвективно-кондуктивная тепловая проводимость между нагретой зоной и внутренней стенкой корпуса,

k _П – поправочный коэффициент на конвективный теплообмен в условиях ограниченного пространства, который определяется по методике в [2],

– коэффициент теплопроводности воздуха для среднего значения температуры воздуха в прослойке,

– среднее расстояние между нагретой зоной и кожухом,

– площадь поверхности нагретой зоны,

– площадь внутренней поверхности корпуса;

= – тепловая проводимость теплопередачи от нагретой зоны к внутренней стенке корпуса излучением;

– коэффициент теплопередачи излучением;

– тепловая проводимость контакта между нагретой зоной и установочными элементами;

=() – тепловая проводимость установочных элементов,

n – число элементов,

λ – коэффициент теплопроводности материала,

l – длина установочных элементов по направлению теплового потока,

– площадь средней изотермической поверхности, перпендикулярной направлению теплового потока;

= ( / )( + )/2 – тепловая проводимость стенок кожуха,

– коэффициент теплопроводности материала стенок корпуса,

– толщина стенок корпуса,

, – площади внутренней и наружной поверхностей корпуса соответственно;

= – тепловая проводимость от наружной поверхности корпуса к среде для конвективной теплопередачи,

– конвективный коэффициент теплопередачи;

= – тепловая проводимость от наружной стенки корпуса к среде для теплопередачи излучением,

– коэффициент теплопередачи излучением.

Расчет показателей теплового режима блоков может быть выполнен методом последовательных приближений или тепловой характеристики. В ориентировочных расчетах для определения тепловой проводимости σ_Зот центра нагретой зоны к ее поверхности можно воспользоваться усредненными значениями эквивалентных коэффициентов теплопроводности нагретой зоны: λ_x= λ_z= 0,35 Вт/(м·К), λ_y= 0,09 Вт/(м·К). Оси координат 0 х и 0 z лежат в плоскости плат функциональных ячеек, ось 0у – перпендикулярна плоскостям плат.

Для условий теплообмена в ограниченном пространстве коэффициент теплопередачи излучением α_Лможет быть принят равным 7 Вт/(м² К).

Порядок расчета тепловой контактной проводимости σ_Т.Кподробно изложен в [2].

При малой толщине стенки (δ_С.К= 1,5...2 мм) тепловым сопротивлением стенок корпуса, выполненного из металлических сплавов с высоким коэффициентом теплопроводности, обычно пренебрегают. Однако если используется корпус из пластмассы, то тепловую проводимость стенок σ_С.Кнеобходимо учитывать.

Для определения конвективного α_Ки лучевого α_Лкоэффициентов теплопередачи в условиях неограниченного пространства (теплообмен между наружной стенкой кожуха и окружающей средой) можно воспользоваться номограммами [2].

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: