Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Выбор способов охлаждения на ранней стадии
проектирования Для обеспечения нормального теплового режима необходимо выбрать такой способ охлаждения блока управления электромеханическим замком (далее " блока" ), при котором количество тепла, рассеиваемого в окружающую среду, будет равным мощности теплоты выделения блока, при этом также необходимо учесть теплостойкость элементной базы. Расчет температуры всех входящих в блок элементов представляет собой чрезвычайно трудоемкий процесс. В связи с этим встает вопрос: для каких элементов необходимо рассчитывать температуру, чтобы с заданной достоверностью можно было судить о соответствии теплового режима всего блока требованиям технического задания. Методика определения числа элементов РЭС, подлежащих расчету теплового режима, состоит в следующем [3]: 1. Задаемся вероятностью правильного расчета р. Если вероятность p > 0, 8, то можно остановиться на выбранном способе охлаждения. При вероятностной оценке 0, 8 > р > 0, 3 можно применить выбранный способ охлаждения, однако при конструировании РЭС обеспечению нормального теплового режима следует уделить тем больше внимания, чем меньше вероятность. При вероятности 0, 3 > р > 0, 1 не рекомендуется использовать выбранный способ охлаждения. Исходя из вышеизложенного, задаемся вероятностью правильного расчета р > 0, 8. 2.Определяем средний перегрев нагретой зоны. Исходными данными для проведения последующего расчета являются: - коэффициент заполнения по объему 0, 6; - суммарная мощность, рассеиваемая в блоке, Вт 24; - давление окружающей среды, кПа 103; - давление внутри корпуса, кПа 103; - габаритные размеры корпуса, м 0, 183x0, 130x0, 065; Средний перегрев нагретой зоны герметичного корпуса блока с естественным воздушным охлаждением определяется по следующей методике [4]: 1. Рассчитывается поверхность корпуса блока:
Sk = 2 × [ L1 × L2 + ( L1 + L2 ) × L3 ] (5.1.1)
где L1, L2 - горизонтальные размеры корпуса, м; L3- вертикальный размер, м. Для разрабатываемой конструкции блока L1 = 0, 183м, L2 = 0, 130м, L3 = 0, 065м. Подставив данные в (5.1.1), получим:
Sk = 2·[0, 183·0, 130+(0, 183+0, 130)·0, 065]=0, 44м2.
2. Определяется условная поверхность нагретой зоны:
Sз = 2 × [ L1 × L2 + ( L1 + L2 ) × L3 × Кз] (5.1.2)
где КЗ- коэффициент заполнения корпуса по объему. В нашем случае КЗ = 0, 6. Подставляя значение КЗв (5.2.2), получим:
Sз = 2 · [0, 183·0, 130+(0, 183+0, 130)·0, 065·0, 6]=0, 036 м2.
3. Определяется удельная мощность корпуса блока:
Qk = P \ Sk (5.1.3)
где Р - мощность, рассеиваемая в блоке. Для разрабатываемого блока мощность, рассеиваемая в дежурном режиме Р =1, 5 Вт. Тогда:
Qk = 1.5 \ 0, 44 = 3, 41 Вт/м2.
4. Определяется удельная мощность нагретой зоны:
Qз = P \ Sз (5.1.4)
Qз = 1, 5 \ 0, 036 = 41, 6 Вт/м2.
5. Находится коэффициент Q1 в зависимости от удельной мощности корпуса блока формула (5.1.5):
Q1 = 0, 1472 × Qk – 0, 2962 × 10 –3 × Qk2 + 0, 3127 × 10 –6 × Qk3 (5.1.5)
Q1 = 0, 1472 × 2, 41 – 0, 2962 × 10 –3 × 3, 412 + 0, 3127 × 10 –6 × 3, 413 = 0, 49
Находится коэффициент Q2 в зависимости от удельной мощности нагретой зоны формула (5.1.6):
Q2 = 0, 1390 × Qз – 0, 1223 × 10 –3 × Qз2 + 0, 0698 × 10 –6 × Qз3 (5.1.6)
Q1 = 0, 1390 × 41, 6 – 0, 1223 × 10 –3 × 41, 62 + 0, 0698 × 10 –6 × 41, 63 = 5, 56
6. Определяется коэффициент КН1 в зависимости от давления среды вне корпуса блока:
KH1 = 0, 82 + 1 \ (0, 925 + 4, 6 × 10-5 × H1) (5.1.7)
где Н1 - давление окружающей среды в Па. В нашем случае Н1=87кПа. Подставив значение Н1 в (5.1.7), получим:
KH1 = 0, 82 + 1 \ (0, 925 + 4, 6 × 10-5 × 87 × 103) = 1, 87
7. Определяется коэффициент КН2 в зависимости от давления среды внутри корпуса блока:
KH2 = 0, 8 + 1 \ (1, 25 + 3, 8 × 10-5 × H2) (5.1.8)
где Н2 - давление внутри корпуса в Па. В нашем случае Н2=Н1=87кПа. Тогда:
KH2 = 0, 8 + 1 \ (1, 25 + 3, 8 × 10-5 × 87 × 103) = 1, 598
8. Рассчитывается перегрев корпуса блока:
Qk = Q1 × KH1 (5.1.9)
Qк= 0, 49 · 1, 87 = 0, 9163 10. Рассчитывается перегрев нагретой зоны:
Qз = Qk +(Q2 - Q1 ) × KH2 (5.1.10)
Qз= 0, 9163 + (5, 56 – 0, 49) · 1, 598 = 9, 01
11. Определяется средний перегрев воздуха в блоке:
Qв = (Qк - Qз ) × 0, 5 (5.1.11)
Qв= 0, 5 · (0, 9163 + 9, 01) = 4, 96 12. Определяется удельная мощность элемента:
Qэл = Pэл \ Sэл (5.1.12) где Рэл - мощность, рассеиваемая элементом (узлом), температуру которого требуется определить, Вт Sэл - площадь поверхности элемента, омываемая воздухом, см.кв
Наименее теплостойкий элемент базового модуля в дежурном режиме стабилизатор. Для него Р эл = 0, 15 Вт, Sэл = 1, 5 см.кв.
Qэл = 0, 15 \ 1, 5 = 0, 1
13. Определяется перегрев поверхности элементов:
Qэл = Qз × (0, 75 + 0, 25 × Qэл \ Qз ) (5.1.13)
Qэл = 9, 01 × (0, 75 + 0, 25 × 0, 1 \ 41, 6 ) = 6, 76
14. Определяется перегрев среды, окружающей элемент:
Qэс = Qв × (0, 75 + 0, 25 × Qэл \ Qз ) (5.1.14) Qэл = 4, 96 × (0, 75 + 0, 25 × 0, 1 \ 41, 6 ) = 3, 72
15. Определяется температура корпуса блока:
Тк = Qк + Тс (5.1.15) где Т с - температура среды, окружающей блок.
Тк= 0, 9163 + 45 = 45, 916 16. Определяется температура нагретой зоны:
Тз = Qз + Тс (5.1.16)
Т з= 9, 01 + 45 = 54, 01 17. Определяется температура поверхности элемента:
Тэл = Qэл + Тс (5.1.17)
Тэл = 6, 76 + 45 = 51, 76 18. Определяется средняя температура воздуха в блоке:
Тв = Qв + Тс (5.1.18)
Тв= 4, 96 + 45 = 49, 96 19. Определяется температура среды, окружающей элемент:
Тэс = Qэс + Тс (5.1.19)
Тэс = 3, 72 + 45 = 48, 72
Для выбора способа охлаждения исходными данными являются следующие данные: - суммарная мощность Рр, рассеиваемая в блоке, Вт 1, 5; - диапазон возможного изменения температуры окружаю- щей среды: микроклимат +20…+24°C и по ГОСТ 15150-69, +10…+45 °C; - пределы изменения давления окружающей среды: Рмах, кПа (мм рт. ст.) 106, 7 (800); Pmin, кПа (мм рт. ст.) 84, 0 (630); - допустимая температура элементов (по менее теплостойкому элементу), Тmax, °C +75; - коэффициент заполнения по объему 0, 6; Выбор способа охлаждения часто имеет вероятностный характер, т.е. дает возможность оценить вероятность обеспечения заданного в техническом задании теплового режима РЭС при выбранном способе охлаждения, а также те усилия, которые необходимо затратить при разработке будущей конструкции РЭС с учетом обеспечения теплового режима. Выбор способа охлаждения можно выполнить по методике [3]. Используя графики, характеризующие области целесообразного применения различных способов охлаждения и расчеты, приведенные ниже, проверим возможность обеспечения нормального теплового режима блока в герметичном корпусе с естественным воздушным охлаждением. Условная величина поверхности теплообмена рассчитывается по (5.1.2). Sп = 0, 036м2. Определив площадь нагретой зоны, определим удельную мощность нагретой зоны: плотность теплового потока, проходящего через поверхность теплообмена, рассчитывается по (5.1.4). qЗ = 41, 6 Вт/м2. Тогда: lg qЗ = lg 41, 6 = 1, 619. Максимально допустимый перегрев элементов рассчитывается по (5.1.13)
, (5.1.13)
Тогда: По графикам [рис.2.35, рис.2.38, 3] для значений qЗ = 41, 6 Вт/м2 и определяем, что нормальный тепловой режим блока в герметичном корпусе с естественным воздушным охлаждением будет обеспечен с вероятностью p = 0, 9. Так как полученное значение вероятности p > 0, 8, то можно остановиться на выбранном способе охлаждения. Более подробный расчет теплового режима проводится далее.
|
Последнее изменение этой страницы: 2019-10-03; Просмотров: 166; Нарушение авторского права страницы