Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 27
Тема: "Расчет ребристого радиатора" 2009 Расчёт ребристого радиатора при естественном воздушном охлаждении для транзистора 2Т808А заданной мощности 15 Вт
1. Задаем исходными данными: а) мощность транзистора, Р, 15 Вт; б) температура окружающей среды, Тс, 30 °С; в) максимально допустимая температура перехода, Тп, 150°С г) тепловое контактное сопротивление между переходом и корпусом, Rпк, 2°С / Вт; д) тепловое контактное сопротивление корпус – теплоотвод Rкр, 0.5С / Вт; 2. Необходимо сопоставить максимальную мощность рассеяния транзистора при допустимой температуре р-п перехода Тп, температуре среды Тс и тепловом контактном сопротивлении Rпк с заданной мощностью транзистора Рмах=(Тп-Тс)/
R
пк
(1) Рмах
=(150–30)/2=60 Вт Если заданная мощность Р превышает Рмах, то данный транзистор на заданную мощность применять нельзя. 3. Рассчитываем тепловое сопротивление радиатора Rр исх, °С/Bт; R
р исх=
q
· [(Тп-Тс) – P (
R
пк+
R
кр)]/Р,
(2) R
р исх
=0,96 · [(150–30) – 15 (2+0,5)]/15=6.72°С/Bт где q – коэффициент, учитывающий неравномерное распределение температуры по теплоотводу (q=0,96); Rкр – тепловое контактное сопротивление между корпусом и радиатором. 4. Определяем средняю поверхностную температуру радиатора Тр, °С: Тр=Р
·R
р+Тс
(3) Тр
=15 ·7,84+30=147,6°С 5. При Rр<5 Lmin выбирается по графику 1 (рис. 5.6. «Конструирование»), иначе Lmin
=0.05 м. 6. Задаём а) толщина ребра d
=0.002 м; б) толщина плиты теплоотвода δ
=0.004 м; в) расстояние между рёбрамиb
=0.008 м; г) высота ребра h
=0.02 м; д) протяжённость ребра L
=0.05 м. 7. Определяем число рёбер, n
, шт.: n
=(
L
+
b
)/(
b
+
d
)
(4) n
=(0,05+0,008)/(0,008+0,002)=6 шт. Рекомендуется выбирать на одно ребро больше расчётного. 8) Определяем длина плиты радиатора, l, м; l
=
b
· (
n
‑1)+2*
d
(5) l
=0,008· (6–1)+2·0,002=0,044 м 9) Определяем площадь гладкой (неоребренной) поверхности радиатора, Sгл, м2
; S
гл=
L
·l
(6) S
гл
=0,05·0,044=0,0022м2
10) Определяем площадь оребренной поверхности одностороннего оребренного радиатора при креплении ППП с гладкой стороны, Sор1
, м2
; S
ор
1
=S1
+S2
+S3
, (7) гдеS1
=(n‑1) ·L ·b;
(8) S2
=(δ+2 ·h) ·L ·n+2 ·l ·δ
; (9) S3
=2 ·n ·δ ·h
. (10) S
1
=(6–1)· 0,05·0,008=0,002 S
2
=(0,004+2·0,02) ·0,1·6+2·0,044·0,004=0.027 S
3
=2 ·6 ·0,004 ·0,02=0,00096 S
ор1
=0,002+0,027+0,00096=0,0299м2
11) Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией для гладкой поверхности радиатора, aк.гл, Вт/м2
*град; a
к.гл=А1· [(Тр-Тс)/2]1/4
,
(11) a
к.гл
=3,107 Вт/м2
· град; где А1 определяется по формуле: А1
=1,424767–0,00251 ·Тм+0,000011 · (Тм)2
-0,0000000013 · (Тм)3
(12) A
1
=1,122107 Тм=0,5 (Тр+Тс)
. (13) Тм=88,8 12) Определяем коэффициент теплоотдачи излучения для гладкой поверхности радиатора, aл.гл, Вт/м2
*град; a
л.гл=ε ·φ ·₣(Тр, Тс),
(14) a
л.гл
=4,198 где ε
– степень черноты тела (для Д‑16 ε=0,4); φ
– коэффициент облучённости (для гладкой поверхности φ=1); ₣(Тр, Тс
) – рассчитывается по формуле: ₣(Тр, Тс
)=5,67 ·10-8
· [(Тр+267)4
– (Тс+267)4
]/(Тр-Тс) (15) ₣(Тр, Тс)
=10,495 13) Определяем эффективный коэффициент теплоотдачи гладкой поверхности радиатора, aгл, Вт/м2
*град; a
гл=
a
к.гл+
a
л.гл
(16) a
гл
=3,107+4,198=7,307 14) Определяем мощность, рассеиваемая гладкой поверхностью радиатора, Ргл, Вт; Ргл=
a
гл·
S
гл· (Тр-Тс)
(17) Ргл
=7,307·0.0082·117,6=7,045 15) Определяем тепловое сопротивление гладкой поверхности радиатора, Rгл, град / Вт; R
гл=1/(
a
гл·
S
гл)
(18) R
гл
=1/(7,307 ·0,0082)=16,68 16) Определяем коэффициенты для нахождения относительного температурного напора; А2=0,18372152–0,00163976·Тм – 0,0000602· (Тм)2
-0,00000001· (Тм)3
, (19) А2=0,035 К=(Тр-Тс)1/4
, (20) K=3,07 М=
L
1/4
, (21) M=0,562 С=К/М
, (22) C=3,07/0,562=5,463 h
=А2·С·
b
. (23) h=0,035·5,463·0,002=0,000382 17) Определяем относительный температурный напор Н: Н=
f
(
h
)
– определяется по графику (рис. 5.10. «Конструирование») H=0.1 18) Определяем температуру окружающей среды между рёбрами, Тс1, °С; Тс1=(Тр+Тс)/2
(24) Тс1
=(147,6+30)/2=88,8 19) Определяем коэффициенты для нахождения конвективного коэффициента теплоотдачи оребрённой поверхности радиатора: Тм1=(Тр+Тс)/2
; (25) Тм1
=(147,6+30)/2=88,8 А11
=1,424767–0,00251*Тм1+0,000011*(Тм1)2
- 0,0000000013*(Тм1)3
; (26) А11
=1,114 К1=(Тр-Тс1)1/4
; (27) К1=(147,6–88,8)1/4
=2,769 С1=К1/М
; (28) С1=2,762/0,562=3,625 20) Определяем конвективный коэффициент теплоотдачи для оребрённой поверхности радиатора, aк.ор, Вт/м2
*град; a
к.ор=А11·С1
(29) a
к.ор
=1,114·3,625=4,038 21) Определяем коэффициент теплоотдачи излучением для оребрённой поверхности радиатора, aл.ор, Вт/м2
*град; a
л.ор=ε·φ·₣(Тр, Тс1)
, (30) a
л.ор
=0,4·13,038 ·0,166=0,86 где ε
– степень черноты тела (для Д‑16 ε=0,4); φ=
b
/(2·
h
+
b
)
; (31) φ
=0,008/(2 ·0,02+0,008)=0,166 ₣(Тр, Тс1)
– рассчитывается по формуле: ₣(Тр, Тс1)=
5,67·10-8
· [(Тр+267)4
– (Тс1+267)4
]/(Тр-Тс1) (32) 22) Определяем мощность, рассеиваемая оребрённой поверхностью радиатора, Рор, Вт; Рор=
S
ор· (
a
к.ор+
a
л.ор) · (Тр-Тс1)
(33) Рор
=0,127 (4,038+0,86) ·(147,6–88,8)=8,403 23) Определяем тепловое сопротивление оребрённой поверхности радиатора, Rор, град / Вт; R
ор=(Тр-Тс1)/Рор
(34) R
ор
=(147,6–88,8)/8,403=6,998 24) Определяем общее расчётное тепловое сопротивление радиатора, Rрасч, град / Вт; R
расч=(
R
гл·
R
ор)/(
R
гл+
R
ор)
(35) R
расч
=(16,68 ·6,998)/(16,68+6,998)=4,93 25) Определяем мощность, рассеиваемая радиатором, Рр, Вт; Рр=Ргл+Рор
(36) Рр
=7,045+8,403=15,448 26) Выполняем проверку правильности расчёта. Должны соблюдаться условия: R
расч<=
R
исх
(37) 4,93<=6,72 Рр>=Р
(38) 15,448>15 все условия выполняются – расчет проведен верно.
|