Перенос тепла при естественной конвекции.

ВВЕДЕНИЕ

Современная радиоэлектронная аппаратура представляет собой сложную техническую систему, состоящею из большого числа компонентов. Внешние и внутренние воздействия, которые испытывает на себе РЭА во время эксплуатации, во многом определяют ее конструкцию. Тепловые процессы, как часть этих воздействий, в значительной степени влияют на нормальное функционирование аппаратуры. Микро миниатюризация устройств электроники привела к необходимости еще больше обращать внимание на тепловые режимы.

В данном пособии приведены основные формулы для определения параметров теплопередачи тепла в различных условиях. Также методы расчета теплового режима РЭА в герметичном и в перфорированном корпусах при естественной конвекции.

Целью пособия является изложение основных принципов переноса тепла в РЭА и ознакомление будущих конструкторов с наиболее часто используемыми алгоритмами при расчетах тепловых режимов.

Глава 1. Основы расчета тепловых процессов в приборах.

Перенос тепла при естественной конвекции.

Конвекция - это перенос тепла движущейся жидкостью, сопровождаемый перемешиванием ее объемов с различной температурой. Конвективный тепловой поток от поверхности к движущейся жидкости прямо пропорционален площади поверхности S и разности температур поверхности t и жидкости t_c (закон Ньютона):

P = a_к (t -t_c) S, (1.1)

где a_к - коэффициент теплоотдачи конвекцией.

Обобщая на основе теории подобия экспериментальный материал по теплообмену в условиях естественной конвекции, была предложена общая зависимость для коэффициента теплоотдачи тел с одним определяющим размером L(м):

Nu_m = C (Gr × Pr) (1.2)

где - число Нуссельта,

- число Грасгофа,

Pr - число Прандтля, определяется по таблице для средней температуры, g – ускорение свободного падения.

C и n - эмпирические коэффициенты, а индекс m указывает, что значения физических параметров (коэффициенты: теплопроводности l, объемного расширения b, кинематической вязкости n) газа или жидкости следует выбирать для средней арифметической температуры t_m, равной

t_m = 0,5 (t + t_c)

Значения C и n выбираются исходя из значения произведения чисел Грасгофа и Прандатля:

(Gr × Pr)m	C	n
<1 × 10^-3	0,5
1 × 10^-3 - 5 × 10^2	1,18	1/8
5 × 10^2 - 2 × 10^7	0,54	1/4
2 × 10^7 - 1 × 10^13	0,135	1/3

Коэффициент объемного расширения для воздуха определяется по формуле

Конвекция в неограниченном пространстве и в ограниченных прослойках изменяется с давлением газа. Существует следующая связь между конвективным коэффициентом теплоотдачи при нормальном давлении и при другом давлении:

(1.3)

где с_p - теплоемкость газа при постоянном давлении; d₁ - степень сжимаемости газа; m - коэффициент вязкости. Параметры с индексом 0 берут при нормальном давлении.

Дата добавления: 2015-12-07