СОДЕРЖАНИЕ

                                                            

Введение .................................................…………………………

1. Анализ исходных данных .................................. ……………..

2. Расчет тепловых режимов аппарата ......................…………..

2.1. Вычисление геометрических параметров ................………

2.2. Определение объемного и массового расхода воздуха ...…

2.3. Проводимость между воздухом внутри аппарата

и окружающей средой .................................………………..

2.4. Определение тепловых коэффициентов ..................……….

2.5. Определение перегревов и температур нагретой зоны

       и корпуса аппарата……………………………………………

Заключение…………………………………………………………

             Список используемых источников ..........................……………..

ВВЕДЕНИЕ

Большинство радиотехнических    устройств,  потребляя  от

источников питания мощность,  измеряемую  десятками,  а  иногда  и

сотнями ватт,  отдают полезной нагрузке от десятых долей до единиц

ватт. Остальная  электрическая  энергия,  подводимая  к  аппарату,

превращаясь в  тепловую,  выделяется внутри аппарата.  Температура

нагрева аппарата оказывается выше температуры окружающей среды,  в

результате чего  происходит  процесс  отдачи  теплоты в окружающее

пространство. Этот  процесс  идет  тем  интенсивнее,  чем   больше

разность температур аппарата и окружающей среды.

Специалисты в   области   создания   новых  радиоэлектронных

аппаратов знают,  что  расчеты теплового режима аппаратов столь же

необходимы, как и расчеты,  связанные с функциональным назначением

их.

Интуитивные методы проектирования РЭС и в частности реализация нормального теплового режима складывались годами. Такой подход в настоящее время оказывается не в состоянии обеспечить выбор в исключительно сжатые сроки безошибочных, близких к оптимальным решений.

Известно, что надежность элементов радиоэлектронной аппаратуры сильно зависит от температуры окружающей среды. Для каждого типа элемента в технических условиях указывается предельная температура, при превышении которой элемент нельзя эксплуатировать. Поэтому одна из важнейших задач конструктора радиоэлектронной аппаратуры состоит в том, чтобы обеспечить правильные тепловые режимы для каждого элемента.

Целью данной курсовой работы является получение навыков теплового расчета на примере аппарата с перфорированным корпусом.

1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

Дан аппарат с перфорированным корпусом. Размеры корпуса: L₁ = 500 мм; L₂ = 300 мм; L₃ = 490 мм. Размеры шасси: l₁ = 480 мм; l₂ = 200 мм; h = 120 мм.  Перфорационные отверстия расположены по бокам корпуса по 12 с каждой стороны. Перфорационное отверстие показано на рисунке:

                              

                 Рисунок 1. Перфорационное отверстие

Размеры отверстия: высота 10 мм, длина ( без полукругов ) 45 мм. Температура окружающей среды t_c = 26 ^оС. Мощность источников теплоты в аппарате Ф = 100 Вт. Внутренние поверхности аппарата покрыты эмалевой краской, коэффициент заполнения К_з = 32%.

2. РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ АППАРАТА

2.1. Вычисление геометрических параметров

2.1.1. Среднее расстояние между отверстиями для подвода-отвода воздуха.

Используя исходные данные, получим:

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

2.1.2. Суммарная площадь перфорационных отверстий.

Используя исходные  данные      находим   площадь   одного

перфорационного отверстия:

А_п = 45×10 + pR² = 450 + 3,14×5² = 528,5 мм² » 5,3×10^-4 м².

Используя исходные данные, определяем:

А_вх = А_вых = 12×5,3×10^-4 = 6,36×10^-3 м².

2.1.3. Площадь поверхности корпуса.

А_к = 2(L₁L₃ + L₂L₃ + L₁L₂);                                                    (1)

Подставляя известные величины в формулу (1), получим

А_к = 2(0,5×0,49 + 0,3×0,49 + 0,5×0,3) = 1,08 м².

2.1.4. Площадь поверхности омываемых воздухом деталей и шасси (нагретой зоны).

А_в = 2(l₁h + l₂h + l₁l₂);                                                            (2)

Подставив известные величины в (2), имеем

А_в = 2(0,48×0,12 + 0,2×0,12 + 0,48×0,2) = 0,36 м².

2.1.5. Площадь поперечного сечения порожнего аппарата, свободная для прохода воздуха:

А_ап = L₁L₃ - l₁h;                                                                      (3)

Используя исходные данные, из (3) получим:

А_ап = 0,5×0,49 - 0,48×0,12 = 0,19 м².

2.2. Определение объемного и массового расхода воздуха

Выделяемая деталями РЭС тепловая энергия передается конвекцией воздуху, омывающему  их  поверхности,  а  излучением  - внутренней поверхности корпуса. В результате нагревания воздуха его плотность уменьшается по   сравнению  с  плотностью  воздуха  вне  аппарата, появляется разность давлений и воздух через верхние отверстия  или жалюзи в  корпусе  выходит  из аппарата,  а на его место поступает холодный воздух через нижние отверстия в корпусе. В установившемся режиме перепад  давлений,  вызванный  самотягой,  уравновешивается гидравлическими потерями на всех участках РЭС.

 2.2.1. Определим среднюю площадь поперечного сечения аппарата, свободную для прохода воздуха: А_ср = А_ап(1 - К_з);    (4)

На основании исходных данных и данных, полученных в результате вычисления, из формулы (4) следует, что

А_ср = 0,19(1 - 0,32) = 0,13 м².

2.2.2. Определим гидравлическое сопротивление.

Для типичных РЭС, среднеобъемная температура воздуха которых t ~ 40 ^oC, а температура среды ~ 24 ^оС, была проведена оценка гидравлических сопротивлений [1] и получена приближенная формула:

                 (5)

Подставляя в формулу (5) полученные в результате расчета по п.2.1 и п.2.2.1 данные, получим:

2.2.3. Массовый расход воздуха:

Массовый расход воздуха определим по приближенной формуле (6), полученной в результате экспериментальных данных [1]:

         ____

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

Подставив известные величины, получим:

                              _____________

G = 1,36Ö 0,117/6,67710⁴ = 1,8×10^-3 кг/с.

2.2.4. Объемный расход воздуха

Объемный расход воздуха найдем по формуле (7):

G_V = G/r,                                                          (7)

       где r = 1,28 кг/м² определен для t = 40 ^oC из таблицы А3 [1].

Таким образом : G_V = 1,8×10^-3/1,28 = 1,41×10^-3 м³/с = 1,41 л/с.

2.3. Проводимость между воздухом внутри аппарата и окружающей средой

Определяется по формуле (8):

W = 10³×G;                                                        (8)

в формулу (8) полученный в п.2.2.3 массовый расход воздуха, получим: Подставляя получаем :   W = 10³×1,8×10^-3 = 1,8 Вт/К.

2.4. Определение тепловых коэффициентов

Для определения температур в аппарате со свободной вентиляцией следует использовать уравнения (9):

                                                  

                               (9)

Параметры А₁, А₃, F₁, F₃ имеют следующую структуру:

                            (10)

Параметры B и D, входящие в формулы (10), можно определить так:

;                    (11)

;             (12)

Анализ экспериментальных данных [1] показал, что при свободной вентиляции РЭС значения коэффициентов конвективной теплоотдачи между зоной и воздухом, корпусом и воздухом внутри аппарата примерно равны a_12к = a_23к = 6 Вт/(м²×К), тогда

s_12к =  6А₁,  s_23к =  6А₃,  а s_3с =  9А₃.  Подставляя  в   (10)

приближенные значения проводимостей, получим уравнения (13):

       (13)

В нашем случае А₁ = А_в; А₃ = А_к. Подставляя известные величины в уравнения (13), получим:

Определим тепловые коэффициенты:

           

2.5. Определение перегревов и температур нагретой зоны и корпуса аппарата

2.5.1. Средний поверхностный перегрев нагретой зоны Определим по формуле (14):

q₁ = F₁Ф;                                                                              (14)

Подставляя известные величины, получим

q₁ = 0,137100 = 13 К.

2.5.2. Средний поверхностный перегрев корпуса аппарата Определим по формуле (15):

q₃ = F₃Ф;                                                                              (15)

Подставляя известные величины, получим

 q₃ = 0,047100 = 4 К.

2.5.3. Средняя температура нагретой зоны

Определим по формуле (16):

t₁ = t_c + q₁;                                             (16)

Подставив известные величины в (16), получим t₁ = 26 + 13 = 39 ^оС.

2.5.4. Средняя температура корпуса аппарата Определим по формуле (17):

t₃ = t_c + q₃;                                             (17)

Подставив известные величины в (17), получим

 t₃ = 26 + 4 = 30 ^оС.

На основании данных, полученных в п.2.5, строим график тепловых характеристик корпуса и нагретой зоны аппарата. 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе был проведен расчет тепловых режимов аппарата с перфорированным корпусом для получения практических навыков тепловых расчетов радиоэлектронных устройств, так как для обеспечения стабильной и безотказной работы в течении всего срока эксплуатации любого радиоэлектронного устройства требуется правильно обеспечить тепловой режим работы электронных компонентов данного аппарата.

В результате расчета были определены:

- средний поверхностный перегрев нагретой зоны;

- средний поверхностный перегрев корпуса аппарата;

- средняя температура нагретой зоны;

- средняя температура корпуса аппарата;

- массовый расход воздуха через аппарат;

- объемный расход воздуха.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Дульнев Г.Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Высшая школа, 1984 г.

2. Фрумкин Г.Д.  Расчет и конструирование  радиоаппаратуры.  -

М.: Высшая школа, 1989 г.

3. Гелль П.П., Иванов-Есипович Н.К. Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры. - Л.: Энергоатомиздат, 1984 г.

4. Стандарт предприятия. Проекты (работы) дипломные и курсовые. Правила оформления. - Тамбов: ТГТУ, 1997 г.

СОДЕРЖАНИЕ                                                              Введение .................................................………………………… 1. Анализ исходных данных .................................. …………….. 2. Расчет тепловых режимо

 

• 14:21 05 Июля 2016
  Российско-китайский медуниверситет откроет магистерскую программу по TCM
• 01:21 05 Июля 2016
  На форуме МГУ Россия и Китай обсудят научно-образовательное сотрудничество
• 11:00 04 Июля 2016
  Реморенко: "ЕГЭ-туризм" в России сходит на нет
• 10:52 04 Июля 2016
  Летняя российско-австрийская школа откроется в Москве
• 15:31 01 Июля 2016
  В СПбГУ могут воссоздать географический факультет

Заказать уникальную работу