Задача 2.2.

ЕОМ в герметичному корпусі розсіює потужність Р. Розміри апарата L1 * L2 * H, товщина стінки дк. Шасі розташоване горизонтально і його розміри рівні внутрішнім горизонтальним розмірам кожуха. Висота нагрітої зони h3, відстань від нагрітої зони до кришки h1. Шасі з деталями та кожух мають коефіцієнт чорноти е. Температура навколишнього середовища tc, джерела енергії по шасі розподілені рівномірно, тепловим опором стінок нехтуємо. Теплопровідність нагрітої зони л.

Розрахувати температуру в центрі апарата.

Хід роботи

Розрахунок теплового режиму ЕОМ в геометричному корпусі

1. Розрахунок температури корпуса tk.

29

29

Введемо позначення:

Ф - сумарний тепловий потік [Вт] ;

,(1)

де Фі - тепловий потік через і-ту грань;

tc - температура середовища [K], [oC];

tk - температура корпуса (tк= tі);

икс - перегрів системи корпус-середовище

(2)

(3)

- коефіцієнт тепловіддачі і-тої грані [Вт/м2К];

- коефіцієнт тепловіддачі конвекцією;

- коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням;

,(4)

- приведений коефіцієнт чорноти корпусу (задано);

- кутовий коефіцієнт випромінювання, ;

tm - середня температура пограничного шару “рідини”;

(5)

Ак - площа кришки, Ак = L1L2 ;

Аб - площа бокових граней, Аб = (L1+L2)Н;

Ад - площа дна, Ад = L1L2 ;

А - площа поверхні корпуса, А=2[(L1+L2)Н+ L1L2];

(6)

1.1.Алгоритм визначення ступеня n конвективної тепловіддачі корпус-середовище

1.1.1.Бокова поверхня [Аб; tk; иКС; tm; L]

Розглядаємо нерівність і перевіряємо її

якщо:(7)

L - визначальний розмір [M]

L = H(8)

H - висота бокової грані.

Зауваження. Зі зміною иКС значення n може змінитись.

а) n=1/4, тоді

(9)

N=1 для вертикальних стінок

(10)

б) n=1/3, тоді

(11)

N=1 для вертикальних стінок

(12)

1.1.2 Кришка та дно [Аk; Ад; tk; иКС; tm; L]

L = min{L1,L2}L=

N=1,3 для кришки, бкк

N=0,7 для дна, бКД

Далі згідно формулам (7) - (12) як в 1.1.1.

1.2. Побудова теплової характеристики корпус-середовище

29

29

Температуру корпусу tk можна визначити, якщо знайти перегрів иКС. Значення иКС шукають з допомогою теплової характеристики Ф=Ф(иКС), яку попередньо треба побудувати. Графік Ф(иКС) проходить через початок координат: Ф(0)=0. Для побудови графіка знаходимо ще дві точки, бо графік відрізняється від лінійного. Спочатку задаємось значенням перегріву . Тоді згідно формули (6) можемо знайти значення теплового потоку Ф1, який для даного РЕЗ може забезпечити цей перегрів. Значення и1 та Ф1 визначить точку 1 теплової характеристики. Задавши потім ще значення и2 та повторивши розрахунки для визначення Ф2, знайдемо точку 2. Звичайно графік теплової характеристики будується на міліметровому папері в масштабі по координатним осям. Так як в умові задається потужність Р, яку споживає РЕЗ, то з допомогою графіка знаходимо справжній перегрів иКС. Після цього знаходимо температуру корпуса

(14)

Примітка. Аналогічним чином будується теплова характеристика ізотермічної поверхні нагрітої зони та корпуса.

29

Це буде вже інший графік, бо іншими будуть значення коефіцієнтів тепловіддачі.(15)

ts - температура поверхні умовно нагрітої зони (ізотермічна поверхня).

2. Розрахунок температури нагрітої зони ts

2.1 Апарат касетного типу

Мова йде про конвекцію в обмеженому просторі. Вводиться поняття ефективного коефіцієнту тепловіддачі через повітряний прошарок товщиною .

Так як ,

то використовується формула

(16)

Задаємся перегрівом иКС і визначаємо відповідне значення Ф

(17)

Побудуємо теплову характеристику і знаходимо ts.

2.2 Апарат з горизонтальним шассі

Коефіцієнт тепловіддачі через кришку

і дно визначається з врахуванням того,

що за формулою

(18)

2.2.1. Кришка:

2.2.2. Дно:

2.2.3. Для бокових поверхонь:

Далі задаємся иSK, визначаємо за формулою (6) відповідне значення Ф і будуємо теплову характеристику, а потім знаходимо дійсне иSK та температуру ts.

3. Визначення максимальної температури ЕОМ

29

(20)

V=lхlуh (перепозначимо lx=l2; ly=l1).

Максимальна температура в центрі зони (апарата).

3.1. Апарат касетного типу

lmin - це один з розмірів l1, l2 чи h. Методом перебору:

1) Нехай

Тепер перевіримо припущення, якщо дійсно lx<l1 та ly<l2, то припущення вірне, якщо хоча б одна нерівність не підтверджується, то:

2) Нехай lmin=lу, тоді

Якщо lу<l1 та lу<l2, то lmin=lу, , якщо ж нерівності не підтверджуються, то , lmin=h. Визначаємо відношення , де lі та lj один з трьох розмірів l1, l2 чи h, в залежності від того який lmin. Ці відношення дозволяють визначити коефіцієнт С, користуючись графіком.

3.1.Апарат касетного типу

lmin визначається, як мінімальний розмір із трьох розмірів l1, l2, h. . Після цього з допомогою відношень з допомогою графіка визначаємо коефіцієнт С.

3.3. Визначення температури в довільній точні J

29

(21)

Визначення коефіцієнта С

Завдання для задачі 2.1

ЕП касетної конструкції

Страницы: 1, 2, 3, 4