Рис. 13.43. Радиаторы для ИС и МС: / - пластинчатый с разрезными ребрами для корпусов ,301 ПЛ; 2 - штырьковый для корпусов 301.12.1; 3 - пластинчатый с просечками для корпусов 401.14 и им подобных

ляется на основе упрощенной эквивалентной схемы (рис. 13.45,6)

еперее + О- + декр + ДОпн.

(13.93)

где бс - температура среды; Ор- максимальный перегрев основания радиатора относительно среды;

где бр - максимальная

темпе-

ратура основания радиатора в месте крепления ППП; Ор-средний перегрев основания радиатора относительно среды; Кнр - коэффициент, учитывающий неравномерность температурного поля основания радиатора при различной его протяженности /.,:

Для пластин и штыревых радиаторов размером до 120 X 120 мм в (1, 15] приводится значение Кдр, равное 0,96 для естественной и 0,93 для вынужденной конвекции при скорости воздуха до 4 м/с.

Перегрев радиатора относительно среды

(13.95)

где Фр - мощность, рассеиваемая радиатором, Вт; - тепловое сопротивление радиатора, К/Вт. Если на радиаторе установлено п приборов, то

Фр = 2Фрг. I

где Фр i -мощность, рассеиваемая /-М прибором.

Разность температур корпуса ППП или ИС и основания радиатора

Декр = кФр,

где / -:- тепловое сопротивление контакта корпуса ППП и радиатора ППП. Разность температур Дбкр возникает вследствие неидеальности Теплового контакта, наличия про-

ДОрр - перегрев контактной поверхности прибора относительно контактной поверхности радиатора; Дбцк - перегрев коллекторного перехода относительно корпуса прибора.

Максимальный перегрев основания радиатора относительно среды определяется по формуле:

©Г =6 -бс =Ор/Кнр, (13.94)

70 Ifi cSp, Вт

рис. 13.44. Влияние конструкции -радиатора и вида теплообмена на температуру коллекторного перехода транзистора

ных паст к смазок уменьшает Гц примерно на 50%

Разность температур коллекторного перехода и корпуса прибора

где /-ЦК - тепловое сопротивление переход-корпус прибора (обычно задается в ТУ на прибор).

Если на радиаторе установлен один прибор, то температура его перехода

бпер = f с + Фтп (-р <ир + к + rnv).

если неско-чько приборов, го температура перехода 1-го прибора

Оперг = Оо--рФр/К р-ЬФг (г +

+ Гак)1,

где Фг (г + Гпк)г - для i-ro при бора.

Все методы расчета радиаторов П, 15, 28] сводятся к вычислению теплового сопротивления радиатор-среда Гр для выбранной геометрии радиатора. Критерием правильности выбора радиатора является обеспе-

чение заданного значения Одер или 6к- Для расчета радиатора должны быть даны: температура 6с и давление окружающей среды рс. рассеиваемая прибором мощность Ф, тепловое сопротивление переход ~ корпус Гпк, допустимые температуры перехода Опер или корпуса бк, скорость и направление потока охлаждающие среды V. Средний допустимый перегрев основания радиатора при этом

=1бпер-ес-Ф(Гпк + Гир)] /Снр.

(13.96)

рис. 13.45. Полная (а) и упрощеннаи (б) тепловые схемы Для определения гкв

п

>-?

кладок и т. д. Контактное сопротивление изоляционных прокладок для характерных материалов и ППП в корпусе 301 следующее; 0,31 К/Вт - анодирование с пропиткой бакелитовым лаком с маслом, 1 К/Вт - анодирование с пропиткой бакелитовым лаком, 0,6 К/Вт - лавсан (с двух сторон фольга), 1,6 К/Вт - слюда толщиной- 0,6 мм, 2 К/Вт - слюда толщиной 0,14 мм.

Для уменьшения ДО р следует использовать материалы с меньшим Гк высокую чистоту обработки контактирующих поверхностей, достаточные усилия затяжки винтов и площадь контактных поверхностей. Приближенно для контакта без прокладок и смазок с достаточной затяжкой

Гк 2,2/S ,

где Sk - площадь контактной по верхности, см.

Винты, крепящие ППП к радиатору, рекомендуется затягивать с моментом; Не менее 0,15 Н м для винтов МЗ, не менее 0,4 Н м для винтов М4. При наличии электроизоляционной прокладки из слюды толщиной 0,025 ... 0,05 мм Гк увеличивается на 50% по сравнению с / без прокладки. Применение специаль-

re Ф,Вт

Рис. 13.46. Графики для выбора площади пластинчатого радиатора с учетом излучения при е=0,9 (сплошные линии) и без учета излучения (штриховые)

Расчет радиатора в виде пластины. Для предварительной оценки теплообменной поверхности радиатора-пластины (материал пластины - алюминиевый сплав Д16) можно воспользоваться графиком на рис. 13.46, построенным для ЕК при нормальном давлении и пластин толщиной 2 ... 3 мм [1]. Площадь

)адиаторной пластины Sp = 0,55пл.

1ри ЭТОМ площадь,занимаемую ППП, не вычитают из общей поверхности теплообмена.

Пример 17. Дано: Ф = 3 Вт, Ор = = 30 К. Определить размеры пластины.

Решение: 1) с учетом излучения (ал¥=0) из рис. 13.46 находим 5пл = = 70 см, Sp = 35 см2, а размеры радиатора (с запасом) 60 X 60 мм, 2) без учета излучения (ад = 0) из рис. 13.46 находим 5пл = 80 см, Sp = 40 cmS размеры радиатора

65 X 65 мм. Более точное значение площади поверхности радиатора определяют по формуле

= Ф/гаОр, где а - суммарный коэффициент теплообмена (см. § 13.1).

Расчет пластинчатого {ребристого) радиатора.

1. Определяется теплоотдача с поверхностей ребер дпя выбранного межреберного расстояния и для предварительно заданных нескольких значений температуры основания радиатора 6р. Оценку величины 6р можно произвести, пользуясь формулой (13.96) рис. 13.5 и табл. 13.1 (см. § 13.1).

В качестве определяющей температуры при вычислении критериев Nu, Re, Gr, Рг берется температура е.

Для естественной конвекции

еср=о,5(ер+ес). (is.97)

Для вынужденной конвекции

е = ес + Фр/(25нРСр). (13.98)

где V - скорость воздуха в каналах между ребрами, м/с; - суммарная площадь поперечного сечения каналов между ребрами, м®; р - плотность воздуха при температуре бср, кг/м; Ср - теплоемкость возду ха при температуре бср, Дж/(кг К) Количество тепла, отданное кон векцией поверхностями ребер ра диатора,

Фрк = гЯт5р0р th (mh), (1-3.99;

где г - количество ребер радиатора. Я, - коэффициент теплопроводности материала радиатора, Вт/(м К) т = 2а/Х6; Sp - площадь поперечного сечения ребра радиатора м; h - высота ребра радиатора, м б - толщина ребра радиатора, м а - коэффициент конвективного теплообмена, Вт/(м2 . К) (см. § 13.1)

2. Определяется теплоотдача ра диатора за счет излучения при различных температурах бр.

Лучистый коэффициент теплообмена

л = епр/(бср. ес)-ф. (13.100)

бср (Вр/г) [1 + l/ch (тЩ] - средняя температура ребра радиатора; / (вер. бс) = 0,23 [5.10-3(бср+бс)Р.