Методика теплового расчета

Исходные данные

t _п.max=142 ºC - максимальная температура перехода;

t_j=131 ºC рекомендуемая температура p-n перехода

I_f =3 А прямой ток

V_f = 10,5 В - прямое напряжение

t_с=40 ºC - температура окружающей среды

R _вн – внутреннее тепловое сопротивление прибора;

Р _рас – мощность рассеиваемая прибором;

t _c – температура окружающей среды;

R _кт – контактное сопротивление прибор – теплосток (величина R _ктлежит в пределах 0,1–1,0 град/Вт).

Последовательность расчета

1. Рассеиваемая мощность на светодиоде

P_рас=V_f I_f 1.5.25

Необходимо выполнить условие: Р _{max >} Р _рас

2. Тепловое сопротивление радиатор – среда

1.5.26

где q – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения температуры по радиатору (q» 0,9).

3. Среднеповерхностная температура перегрева радиатора

t_T - t_c =P_pac · R_тс 1.5.27

4.Для устройства данной данной конструкции находим площадь оребренной и неоребренной поверхности радиатора

Таблица 1.5.1 Материалы для радиаторов

	g, кг/м^3	l, Вт/(м· ° С)
Медь Сплавы алюминия Сплавы магния Сталь Нержавеющая сталь

Таблица 1.5.2

Степень черноты поверхностей некоторых материалов

Алюминиевый сплав с шероховатой поверхностью Алюминиевый сплав окисленный Алюминиевый сплав анодированный (черный) Медь окисленная

0,06–0,07 0,20–0,30 0,80–0,85 0,80–0,88

Целесообразность оребрения радиатора определяется по критерию Био по 1.5.28

B _i = 0,5ad/l 1.5.28

B_i < 1 (ребро охлаждается), B_i >1 (ребро изолятор), B_i = 1 (ребро не влияет).

5. Всю поверхность радиатора разбивают на части:

S ₁ – поверхность ребер

S ₂– неоребренная поверхность

S ₃ – поверхность крайних ребер;

S ₄ – поверхность торцов ребер;

6. Полные коэффициенты теплоотдачи оребренной и неоребренной поверхностей

a _гл = a _л.гл + a _к.гл; a _ореб = a _л.ореб + a _к.ореб; a _л = e _п· _{j ij} · f (t _т, t _с). 1.5.29

Для поверхностей S ₁ и S ₂ коэффициенты взаимной облученности или рассчитываются по формуле:

. 1.5.30

Конвективный коэффициент теплоотдачи, Вт/(см²· ^° С)

a_к = 5,62 A (t _м)· B 1.5.31

1.5.32

где t _м = 0,5(t _т + t _c);.

Величина А (t _м) учитывает свойства среды и находится по графику:

Рисунок 1.24

Влияние атмосферного давления на величину А (t _м) находят из графика

8. Мощность, рассеиваемая гладкой поверхностью радиатора, Вт,

P_гл = a_гл · S_гл · (t _т - t _c). 1.5.33

9. Величина теплового сопротивления гладкой поверхности, ° C/Вт,

. 1.5.34

10. Мощность, рассеиваемая оребренной поверхностью

1.5.35

где Р_i – мощность, рассеиваемая i -й поверхностью; t_{i c} – температура среды между ребрами.

Температура воздуха вблизи поверхностей S ₂; S ₃ и S ₄ равна t _c.

Температура воздуха вблизи поверхностей S ₁ (между ребрами) равна

t_{i c} = t _т – (t _т – t _c)· H 1.5.36

где H – относительный температурный напор, t _т – среднеповерхностная температура теплостока.

Если ребра располагаются вертикально, то

Н = f (h) 1.5.37

Где

h = А ₄(t _м) bC, t _м = 0,5(t _т + t _c), C= (t _т – t _c)^{1 / 4} / (L)^{1 / 4} 1.5.39

t _{c i} = t _c для S ₃, S ₄, S ₅ 1.5.40

t _{c i} = t_{i c} для S ₁ 1.5.41

(конвективный коэффициент торцевых поверхностей ребер принимается равным крайним ребрам).

Рисунок 1.25 Критерии выбора коэффициента А

Общее тепловое сопротивление

1.5.42

Мощность, рассеиваемая радиатором, Вт

Р _{общ.расч} = Р _гл + Р _ореб. 1.5.43

Рисунок 1.26 Предельно допустимые значения H

Необходимо выполнить условие Р _{общ.расч} ³ Р _{исх (расч)}.

Дата добавления: 2015-08-13