ного на рис. 20-18, может быть записан в виде

iri - ic-z

Р = .

(20-22)

где /cii c2 - температура сред / и 2;

p - тепловой поток, проходящий через данную стенку; Uj, Оа - коэффициенты теплоотдачи сред У и 2; - коэффициенты тенлопровод-ности;

б,- - толщины стенок из однородного материала.

Рис. 20-19. Определение регулярных динамических и статических режимов.

Для полупроводниковых приборов и некоторых типов радиаторов часто дают тепловое сопротивление, которое в общем виде можно записать так:

С/вт.

Больщие коэффициенты заполнения объемов аппаратов различными элементами значительно влияют на их тепловые характеристики, особенно в случае нагрева или охлаждения аппарата.

В этом случае приходится рассматривать не статические тепловые режимы (гогда значения температур среды и тела можно считать постоянными), а динамические (когда значения температур тела и среды меняются в течение времени). Разница между этими режимами поясняется на рис. 20-19. При различных исходных состояниях характер изменения температур будет соответствовать графикам, показанным на рис. 20-20. Скорость изменения температур тела определяется его тепловой постоянной времени, зависящей от темпа охлаждения,

т=--. (20-23)

где а-коэффициент теплоотдачи; S-- поверхность теплоотдачи; С- полная теплоемкость тела.

Расчет статических режимов может быть выполнен по методике, разработанной под руководством проф. Г. Н. ДуЛьнева. Точность получаемых результатов достаточно

и =const

Рис. 20-20. Характер изменения температуры тела в регулярных динамических режимах при различных исходных данных.

а - простое охлаждение; б - простое нагревание; в, г - сложное нагревание; д. е - сложное охлаждение.

высока и может доходить до нескольких процентов. Аналогично можно произвести расчет аппарата в герметическом кожухе с перфорациями. Проще, выполнив по предложенной методике расчет, внести необходимую коррекцию.

Расчет динамических тепловых режимов выполняется по приближенным формулам и имеет меньщую точность, пригодную для предварительной прикидки.

Расчет теплового режима герметичного блока

Расчет блока, работающего в статическом режиме, выполняется графо-аналити-ческим методом последовательных приближений с уточнением полученного результата. После построения расчетной схемы блока по. заданному значению температуры среды fc и предполагаемому перегреву (разница между температурой блока для данного случая t и t, равной t - <с = АО определяем коэффициент теплоотдачи. Затем по величине а и S отдельных частей

кожуха определяем величину мощности, Ls, ор, Щ, дн. 5кр, S, 5дн. 6i, г, ел рассеиваемой блоком при заданном пере- бщг. и др.

греве Д<1. В зависимости от соотнощения между заданной мощностью рассеивания для данного блока Р и полученным зна-

s,e, а р вкре р}кр уЛ

Определяем величины и At:

t = G,b(t + tc); M = t~tc. (20-24)

Определяем коэффициенты теплоотдачи крыщки, днища и боковых стенок:

Окр = 6/ + 7.3Л ; (20-25)

дн = еЛ-3.9Л

(20-26)

Рис. 20-21. Исходная схема расчета статического теплового режима герметизированного блока.

щ = е.! + ЪМ- , (20-27)

е - коэффициент степени черноты тела;

f-no графику на рис 20-22; А, К, М - коэффициенты пропорциональности (по графикам на рис. 20-23).

Вм/см-град -/д

f-10

Ш 120 140 Рис. 20-22. Графпж для определения коэффициента f по значениям t и t.

Рйс. 20-24. Пример построения зависимости uf=f(P) и определения по заданному значению Р величины перегрева блока дг.

1,10 1,36 1,32 1,28 1,24 J.2

10 20 30 40 SO см

го 40 60 ео т 120 °с

о 20 40 60 80 100 120 С Рис. 20-23. Графики Для определения коэффициентов А, М и К.

1,4Б 1,45 1,44 1,43

Рис. .20-25. График для определения коэффициента В.

чением Pi выбираем второе значение перегрева Д4 (если Pi>P, то Atz<Atu и если Pi<P, то Д2>Д1). По полученным значениям Р2, Pi и значению Рс=0 строим зависимость P=f{At), из которой определяем для данного значения Р величину перегрева. По этому значению можно определить температуру нагретой зоны ш-

Составляем схему расчета (рис. 20-21) и определяем ее параметры li, h, h, ti, L2,

Определяем величину мощности, рассеиваемую при принятом перегреве Дь

Рг = Мх ( кр Skp -f дн 5дн-Ьаб 5б). (20-28)

Повторяем расчет при новом значении перегрева Дг Строим зависимоГсть Д= =f{P) (см. рис. 20-24) и находим величину перегрева для заданной мощности рассеивания Р,

Находим температуру нагретой зоны

<ш = * + 2,5Д*. (20-29)

На этом заканчиваются первая часть расчета и определение внешних температур.

Расчет температур внутри блока начинается с определения значений и 0:

Расчет приближенный для случая помещения аппарата в среду со значением температуры fc (случай простого нагревания). Отношение & : L не превышает

(20-30)

где бш - коэффициенты теплоотдачи лучеиспусканием; В - коэффициент пропорциональности (по графику на рис. 20-25);

i. Is - длины верхнего и нижнего отсеков.

Затем определяем величину теплового сопротивления верхнего и нижнего отсеков

. (20-3.)

Окр Л1 лз идн

И уточненные значения температур: верхней крышки <кр. дна <дн и шасси f:

Р~Рб

5ш R

кр УОда Аз I

кр V дн Р-Рб

SmjR а

Рис. 20-26. Схема расчета регулярного теплового режима герметизированного блока в динамическом режиме.

а - без теплозащитной оболочки; б - с оболочкой.

. : 8; градиенты температур ядра А (рис. 20-26) в десятки раз меньше градиентов температур в оболочке В; наружная поверхность имеет плавные очертания; величиной теплоемкости оболочки можно пренебречь по сравнению с теплоемкостью ядра; тепловые режимы регулярные:

гщ = -

(~ + ~\ + t6 (20-33) t = (U-t)e

-f fc; (20-35)

Sin

Если 0ЛОК имеет ряд отверстий или жалюзи, то можно воспользоваться следующими сортнощениями. Оптимальная величина отверстий в шасси должна быть равна 5- 10%от полной поверхности нагретой зоны, а общая площадь отверстий в кожухе - 20-30% от поверхности кожуха. Размещать перфорацию надо симметрично относительно шасси и с максимальным удалением Ьт него. При этом можно увеличить nq 50- 60% величину рассеиваемой мощности аппаратом (при том же значении Af) либо уменьшить на 20-307о величину Af, полученную из предыдущего расчета. Замена перфорации на жалюзи несколько ухудшает условия теплообмена.

Расчет теплового режима герметичного блока с теплоизоляционной оболочкой в динамическом режиме

При отсутствии источников тепла расчет производится по формуле (20-35), при наличии источников тепла - по формуле (2Р-36).

f = fe+(o-ye

1-е 1

(20-36)

где f- температура тела (аппарата);

fo - начальное значение температуры тела;

fc - температура среды;

S - поверхность оболочки аппарата;

Т - время; С - полная теплоемкость тела, равная п

Vi - объем г-го элемента аппарата;

Cl - удельная теплоемкость вещества 1-го элемента аппарата;

Y( - объемн{>1й вес вещества г-го элемента аппарата;

а - коэффициент теплоотдачи;

б - толщина теплозащитной оболочки;

X - коэффициент теплопроводности;

W- мощность потерь энергии в аппарате;