На головну    

 Тепло і масообмін в РЕА з перфорованим корпусом - Радіоелектроніка

ЗМІСТ

Введення ... ...

1. Аналіз вихідних даних ... ... ..

2. Розрахунок теплових режимів апарату ... ... ..

2.1. Обчислення геометричних параметрів ... ...

2.2. Визначення об'ємної і масової витрати повітря ... ...

2.3. Провідність між повітрям всередині апарату

і навколишнім середовищем ... ... ..

2.4. Визначення теплових коефіцієнтів ... ...

2.5. Визначення програвав і температур нагрітої зони

і корпусу апарату ...

Висновок ...

Список використаних джерел ... ... ..ВВЕДЕНІЕ Більшість радіотехнічних пристроїв, споживаючи від

джерел живлення потужність, що вимірюється десятками, а іноді й

сотнями ват, віддають корисного навантаження від десятих часток до одиниць

ват. Решта електрична енергія, що підводиться до апарату,

перетворюючись на теплову, виділяється всередині апарату. Температура

нагріву апарату виявляється вище температури навколишнього середовища, в

внаслідок чого відбувається процес віддачі теплоти в навколишній

простір. Цей процес йде тим інтенсивніше, чим більше

різниця температур апарату та навколишнього середовища.

Фахівці в галузі створення нових радіоелектронних

апаратів знають, що розрахунки теплового режиму апаратів настільки ж

необхідні, як і розрахунки, пов'язані з функціональним призначенням

їх.

Інтуїтивні методи проектування РЕЗ і зокрема реалізація нормального теплового режиму складалися роками. Такий підхід у даний час виявляється не в змозі забезпечити вибір у винятково стислі терміни безпомилкових, близьких до оптимальних рішень.

Відомо, що надійність елементів радіоелектронної апаратури сильно залежить від температури навколишнього середовища. Для кожного типу елемента в технічних умовах вказується гранична температура, при перевищенні якої елемент не можна експлуатувати. Тому одне з найважливіших завдань конструктора радіоелектронної апаратури полягає в тому, щоб забезпечити правильні теплові режими для кожного елемента.

Метою даної курсової роботи є отримання навичок теплового розрахунку на прикладі апарату з перфорованим корпусом.

1. АНАЛІЗ ВИХІДНИХ ДАНИХ

Дан апарат з перфорованим корпусом. Розміри корпусу: L1 = 500 мм; L2 = 300 мм; L3 = 490 мм. Розміри шасі: l1 = 480 мм; l2 = 200 мм; h = 120 мм. Перфораційні отвори розташовані з боків корпусу по 12 з кожного боку. Перфораційні отвір показано на малюнку:

Малюнок 1. Перфораційний отвір

Розміри отвору: висота 10 мм, довжина (без напівкіл) 45 мм. Температура навколишнього середовища tc = 26оС. Потужність джерел теплоти в апараті Ф = 100 Вт. Внутрішні поверхні апарату покриті емалевою фарбою, коефіцієнт заповнення Кз = 32%.

2. РОЗРАХУНОК ТЕПЛОВИХ РЕЖИМІВ АПАРАТУ

2.1. Обчислення геометричних параметрів

2.1.1. Середня відстань між отворами для підведення-відведення повітря.

Використовуючи вихідні дані, отримаємо:

hср = ??100 + 150 + 100/3 ~ 117 мм = 0,117 м.

2.1.2. Сумарна площа перфораційних отворів.

Використовуючи вихідні дані знаходимо площу одного

перфораційного отвори:

Ап = 45 ? 10 + pR2 = 450 + 3,14 ? 52 = 528,5 мм2 »5,3 ? 10-4м2.

Використовуючи вихідні дані, визначаємо:

Авх = Авих = 12 ? 5,3 ? 10-4 = 6,36 ? 10-3м2.

2.1.3. Площа поверхні корпусу.

Ак = 2 (L1L3 + L2L3 + L1L2); (1)

Підставляючи відомі величини в формулу (1), отримаємо

Ак = 2 (0,5 ? 0,49 + 0,3 ? 0,49 + 0,5 ? 0,3) = 1,08 м2.

2.1.4. Площа поверхні омиваних повітрям деталей і шасі (нагрітої зони).

Ав = 2 (l1h + l2h + l1l2); (2)

Підставивши відомі величини в (2), маємо

Ав = 2 (0,48 ? 0,12 + 0,2 ? 0,12 + 0,48 ? 0,2) = 0,36 м2.

2.1.5. Площа поперечного перерізу порожнього апарату, вільна для проходу повітря:

Аап = L1L3- l1h; (3)

Використовуючи вихідні дані, з (3) отримаємо:

Аап = 0,5 ? 0,49 - 0,48 ? 0,12 = 0,19 м2.

2.2. Визначення об'ємної і масової витрати повітря

Виділяється деталями РЕЗ теплова енергія передається конвекцією повітрю, омиває їх поверхні, а випромінюванням - внутрішньої поверхні корпусу. В результаті нагрівання повітря його щільність зменшується в порівнянні з щільністю повітря поза апарату, з'являється різниця тисків і повітря через верхні отвори або жалюзі в корпусі виходить з апарату, а на його місце надходить холодне повітря через нижні отвори в корпусі. У сталому режимі перепад тисків, викликаний Самотяга, врівноважується гідравлічними втратами на всіх ділянках РЕЗ.

2.2.1. Визначимо середню площа поперечного перерізу апарату, вільну для проходу повітря: Аср = Аап (1 - Кз); (4)

На підставі вихідних даних і даних, отриманих в результаті обчислення, з формули (4) випливає, що

Аср = 0,19 (1 - 0,32) = 0,13 м2.

2.2.2. Визначимо гідравлічний опір.

Для типових РЕЗ, среднеоб'емная температура повітря яких t ~ 40oC, а температура середовища ~ 24оС, була проведена оцінка гідравлічних опорів [1] і отримана наближена формула:

(5)

Підставляючи в формулу (5) отримані в результаті розрахунку по п.2.1 та п.2.2.1 дані, отримаємо:

2.2.3. Масова витрата повітря:

Масова витрата повітря визначимо за наближеною формулою (6), отриманої в результаті експериментальних даних [1]:

___

G = 1,36O h / R; (6)

Підставивши відомі величини, отримаємо:

___

G = 1,36O 0,117 / 6,677104 = 1,8 ? 10-3кг / с.

2.2.4. Об'ємна витрата повітря

Об'ємна витрата повітря знайдемо за формулою (7):

GV = G / r, (7)

де r = 1,28 кг / м2определен для t = 40oC з таблиці А3 [1].

Таким чином: GV = 1,8 ? 10-3 / 1,28 = 1,41 ? 10-3м3 / с = 1,41 л / с.

2.3. Провідність між повітрям всередині апарату та навколишнім середовищем

Визначається за формулою (8):

W = 103 ? G; (8)

у формулу (8) отриманий в п.2.2.3 масова витрата повітря, отримаємо: Підставляючи отримуємо: W = 103 ? 1,8 ? 10-3 = 1,8 Вт / К.

2.4. Визначення теплових коефіцієнтів

Для визначення температур в апараті з вільною вентиляцією слід використовувати рівняння (9):

(9)

Параметри А1, А3, F1, F3імеют наступну структуру:

(10)

Параметри B і D, що входять до формули (10), можна визначити так:

; (11)

; (12)

Аналіз експериментальних даних [1] показав, що при вільній вентиляції РЕЗ значення коефіцієнтів конвективної тепловіддачі між зоною і повітрям, корпусом і повітрям всередині апарату приблизно рівні a12к = a23к = 6 Вт / (м2 ? К), тоді

s12к = 6А1, s23к = 6А3, а s3с = 9А3. Підставляючи в (10)

наближені значення провідностей, отримаємо рівняння (13):

(13)

У нашому випадку А1 = Ав; А3 = Ак. Підставляючи відомі величини в рівняння (13), отримаємо:

Визначимо теплові коефіцієнти:

2.5. Визначення програвав і температур нагрітої зони і корпусу апарату

2.5.1. Середній поверхневий перегрів нагрітої зони Визначимо за формулою (14):

q1 = F1Ф; (14)

Підставляючи відомі величини, отримаємо

q1 = 0,137100 = 13 К.

2.5.2. Середній поверхневий перегрів корпусу апарату Визначимо за формулою (15):

q3 = F3Ф; (15)

Підставляючи відомі величини, отримаємо

q3 = 0,047100 = 4 К.

2.5.3. Середня температура нагрітої зони

Визначимо за формулою (16):

t1 = tc + q1; (16)

Підставивши відомі величини в (16), отримаємо t1 = 26 + 13 = 39оС.

2.5.4. Середня температура корпусу апарату Визначимо за формулою (17):

t3 = tc + q3; (17)

Підставивши відомі величини в (17), отримаємо

t3 = 26 + 4 = 30оС.

На підставі даних, отриманих в п.2.5, будуємо графік теплових характеристик корпусу і нагрітої зони аппарата.ЗАКЛЮЧЕНІЕ

У цій роботі було проведено розрахунок теплових режимів апарату з перфорованим корпусом для отримання практичних навичок теплових розрахунків радіоелектронних пристроїв, так як для забезпечення стабільної та безвідмовної роботи протягом усього терміну експлуатації будь-якого радіоелектронного пристрою потрібен правильно забезпечити тепловий режим роботи електронних компонентів даного апарату.

У результаті розрахунку були визначені:

- Середній поверхневий перегрів нагрітої зони;

- Середній поверхневий перегрів корпусу апарату;

- Середня температура нагрітої зони;

- Середня температура корпусу апарату;

- Масова витрата повітря через апарат;

- Об'ємна витрата воздуха.СПІСОК ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ ДЖЕРЕЛ

1. Дульнев Г.Н. Тепло- і масообмін в радіоелектронній апаратурі. - М .: Вища школа, 1984 р

2. Фрумкін Г.Д. Розрахунок і конструювання радіоапаратури. -

М .: Вища школа, 1989

3. Гелль П.П., Іванов-Есипович Н.К. Конструювання та микроминиатюризация радіоелектронної апаратури. - Л .: Вища школа, 1984

4. Стандарт підприємства. Проекти (роботи) дипломні та курсові. Правила оформлення. - Тамбов: ТДТУ, 1997 р

© 8ref.com - українські реферати