Розрахунок Штирьового радіатора з Примусовою конвекцією

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольна робота

Розрахунок Штирьового радіатора з Примусовою конвекцією

Зміст

Вступ

1. Початкові дані

2. Розрахунок теплових режимів радіатора

Висновки

Список використаних джерел

Додаток

Вступ

Дана курсова робота призначена для закріплення практичних навичок, отриманих при вивченні курсу „Основи конструювання обчислювальної техніки”. радіатор штирьовий конвекція штирь

Курсова робота виконуються згідно варіанту № 12.

Мета курсової роботи полягає у розрахунку теплових режимів роботи радіатора і виборі його типу, розрахунку температури радіатора та його геометричних розмірів, виконанні креслення радіатора.

1. Початкові дані

Дано:

Р = 11.0 Вт; RПК = 3.0 К/Вт; RКР = 0.3 К/Вт; tПM = 95 °С; tС = 30 °С; е = 0.9; л =160 Вт/м•К; х = 1.5 м/с.

Тип радіатора - штирьовий, охолодження за допомогою примусової конвекції.

2. Розрахунок теплових режимів радіатора

1. Розглянемо рівняння (1)

tП - tC = (tП - tK) + (tK - tP) + (tP - tC).

З урахуванням того, що

иПК = tП - tK = Ц•RПК,

иКP = tK - tP = Ц•RКP,

рівняння (1) набуває вигляду

tP = tП - Ц (RПК + RКP).

Згідно даним задачі, врахувавши, що Р = Ц, одержимо максимально допустиму температуру радіатора в місці кріплення НПП

tP = 95 - 11 (3.0 + 0.3) = 58.7 °C.

2. Оскільки проектується штирьовий радіатор з примусовою конвекцією, то згідно задаємося наближеними значеннями иS = tS - tC та q = Ц/A. Даному типу радіатора відповідає зона а8-б8.

При перегріві иSC ? 40 °C будемо орієнтуватися на густину теплового потоку q = 3 · 104 Вт/м2. Оскільки Ц = 18.0 Вт, то орієнтовна площа основи радіатора

А= Ц/q = 11.0/3 · 104 = 3.66(6) · 10-4 м2.

3. З конструктивних міркувань попередньо приймаємо, що форма основи радіатора квадрат (L Ч L = A), розмір L = 40 • 10-3 м.

Основа радіатора з однієї сторони має штирі, з іншої сторони кріпиться НПП. Штирьовий радіатор встановлюємо вертикально.

4. Згідно для штирьових радіаторів, що працюють в умовах примусової конвекції при кроці Sш відповідають штрихові криві 5, 6, 8. Зупинимося на кривій 5. Згідно графіку при швидкості повітря х = 1.5 м/с ефективне значення беф дорівнює приблизно беф = 500 Вт/м2К.

Згідно таблиці 2 зупинимось на таких розмірах:

висота штиря h = 20 мм = 2•10-2 м;

діаметр нижнього торця d1 = 3 мм = 0.3•10-2 м;

діаметр верхнього торця d2 = 1.2 мм = 0.12•10-2 м;

крок установки штирів SШ = 6 мм = 0.6•10-2 м;

5. Кількість штирів радіатора в одному ряду:

.

Отже кількість штирів N1 = 7.

Оскільки основа радіатора квадратна, то рядів теж буде 7. Загальна кількість штирів N = 49.

6. Середньоповерхнева температура радіатора в першому наближенні

TS = KHP • TPMAX = 0.92 • 58.7 = 54.004 °C.

де при примусовій конвекції штирьових радіаторів КНР=0.94.

7. Сумарна площа перерізу каналів між ребрами

AK = (N1 - 1) • (SШ - d1) • h = (7-1) • (6 - 3) • 10-3 • 2 • 10-2 = 0.36 • 10-3 м2.

8. Розрахункова швидкість повітря відносно штирів радіатора

хP = = 3 м/с.

9. Задаємося декількома значеннями середньої температури основи радіатора tP.

9.1. Нехай tP = 50 °С.

Це відповідає перегріву иPC = tP - tS = 50 - 30 = 20 °C.

Тоді густина повітря при tP = 50 °С згідно таблиці додатку Г

сP = 1.093 кг/м3.

Питома теплоємність при цьому

СР = 1000 Дж/кг•К.

Згідно формули (26) визначаємо середнє значення температури повітря в каналах між ребрами:

tm = tC + ЦP/(2 • хP • AK • с • СР) = 30+11/(2 • 6 • 0.864 • 10-3 • 1.093•103) = = 30.97 °С.

Число Рейнольдса

,

де н - кінематична в'язкість при середній температурі tm;

de - ефективний діаметр штиря

= 2.1• 10-3 м.

При примусовій конвекції, якщо

,

то число Нуссельда визначається за формулою

= 10.16.

Коефіцієнт конвективної тепловіддачі

130 Вт/м2К.

Визначаємо характеристичний параметр ребра

,

де периметр поперечного перерізу штиря U = рde.

Аш = = 3.46 · 10-6 м2.

Тоді

,

0.61.

Згідно формули (14) конвективний тепловий потік

13,1 Вт,

При вимушеній конвекції тепловіддачу через випромінювання можна знехтувати. Тому остаточно перегрів основи радіатора и1 = 20 °C забезпечує тепловий потік Ц1 = 13.1 Вт.

9.2. Оскільки при перегріві и1 = 20 °C тепловий потік Ц1 більше споживаної потужності Р = 11 Вт, то подальше збільшення перегріву для побудови теплової характеристики зупиняємо.

10. Будуємо теплову характеристику радіатора за двома точками (0, 0) та (20, 13.1) .

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.1 Теплова характеристика радіатора

11. Знаючи, що НПП споживає Р = 11 Вт за допомогою теплової характеристики знаходимо перегрів иР=17 °С.

12. Температура радіатора в місці кріплення НПП

tP = иР + tC = 17 + 30 = 47 °С.

Температура p-n переходу НПП

tП = tP + Ц(RПК+RКР) = 47 + 11 (3+0.3) = 83.3 °С.

що менше допустимої температури tПМ=95 °С.

Отже радіатор задовольняє основній умові задачі. Потужність 18 Вт даний радіатор відводить при tP =47 °С, tП =83.3 °С.

Висновки

В процесі виконання курсової роботи розраховано теплову характеристику радіатора, розраховано геометричні розміри радіатора висота штиря h = 20 мм = 2•10-2 м., діаметр нижнього торця d1 = 3 мм = 0.3•10-2 м., діаметр верхнього торця d2 = 1.2 мм = 0.12•10-2 м., крок установки штирів SШ = 6 мм = 0.6•10-2 м., температуру радіатора в місці кріплення НПП tP =47 °С, температуру p-n переходу НПП tП =83.3 °С.

Список літератури

1. Варламов Р.Г. Справочник конструктора РЭА. Общие принципы конструирования / Под ред. Р.Г.Варламова. - М.: Сов. радио, 1980. - 480 с.

2. Готра З.Ю. Теплові процеси в електроніці / Ю.Я. Бобало, В. Вуйцік, З.Ю. Готра, Т. Голец, В. Каліта, В.І. Лозбін, І.С. Романюк; за ред. З.Ю. Готри. - Львів: Ліга-пресс, 2009. - 360 с.

3. Дульнев Г.Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре: Учебн. для вузов по спец. «Конструиров. и произв. радиоаппаратуры» / Г.Н. Дульнев. - М. : Высш. шк., 1984. - 247 с.

4. Конструирование РЭС. Оценка и обеспечение тепловых режимов: Учебн. пособие / В.И. Домнич, Ю.Ф. Зиньковский. - К. : УМК ВО, 1990. - 240 с.

5. Ненашев А.П. Конструирование радиоэлектронных средств: Учебн. для радиотехнич. спец. вузов / А.П. Ненашев. - М. : Высш. шк., 2010. - 432 с. (C.154-184)

6. Федоренко А.П. Основи конструювання обчислювальної техніки : навч. посібник у 2-х част. / А.П. Федоренко, С.В. Баловсяк. - Ч. 2-га. - [Вид. 2-ге, випр. і доповн.] - Чернівці : Чернівецький нац. ун-т, 2011. - 80 с. (С.5-33)

7. Федоренко А.П. Основи конструювання обчислювальної техніки. Методичні рекомендації до лабораторного практикуму / А.П. Федоренко, С.В. Баловсяк. - Чернівці: Рута, 2009. - 92 с. (С.21-48)

Размещено на Allbest.ru