3.3.3 Тепловой расчет

Для расчета теплового режима проектируемого устройства удобно воспользоваться коэффициентным методом расчёта. Его суть заключается в том, что искомую температуру перегрева корпуса и печатного узла (нагретой зоны) можно представить в виде произведения:

t = tр  К1  К2  …  Кn

где t - искомая среднеповерхностная температура перегрева,  С;

tр - базовый перегрев, определяемый мощностью, приходящейся на единицу поверхности;

К1 , К2 … Кn - коэффициенты, учитывающие различные факторы, влияющие на условия теплообмена, причём каждый коэффициент зависит только от одного параметра..

Исходные данные для расчёта:

L1 = 83 мм – длина корпуса прибора.

L2 = 43 мм – ширина корпуса прибора.

h = 23 мм – высота корпуса прибора.

Еп = 0,8 – относительная степень черноты поверхности.

Ро = 750 мм рт. Ст. – атмосферное давление.

tокр = 24 С – максимальная температура окружающей среды.

Считаем, что ориентация нагретой зоны горизонтальная.

Целью расчёта является определение среднеповерхностной температуры корпуса и печатного узла, которые в данном разделе называются нагретой зоной.

Определим рассеиваемую мощность внутри корпуса:

где Uпит – напряжение питания, 12 В,

Iпот – потребляемый ток, 0,5 А.

Определим объём корпуса приборов:

Vпр = L1  L2 h,

где L1 – ширина корпуса, м;

L2 – длина корпуса, м;

H – высота корпуса, м.

Vпр = 0,042*0,083*0,023=0,000082 м3.

Определим коэффициент заполнения объёма:

где Vд – объём всех деталей прибора;

Vпр – объём корпуса прибора.

Рассчитываем приведённый размер основания нагретой зоны:

где L1 – ширина корпуса, м;

L2 – длина корпуса, м;

Рассчитываем приведённую высоту нагретой зоны:

где h – высота корпуса, м;

Кз – коэффициент заполнения объёма.

Определяем приведённую высоту воздушного зазора между нагретой зоной и корпусом:

где h – высота корпуса, м;

h3 – приведённая высота нагретой зоны.

Определяем геометрический фактор:

где h1 – приведённую высоту воздушного зазора между нагретой зоной и корпусом, м;

Iпр – приведённый размер основания нагретой зоны, м.

Рассчитываем площадь поверхности корпуса прибора:

где L1 – ширина корпуса, м ;

L2 – длина корпуса, м;

H – высота корпуса, м;

Рассчитываем приведённую поверхность нагретой зоны:

где Iпр – приведённый размер основания нагретой зоны, м;

hз – приведённая высота нагретой зоны.

Рассчитаем удельную поверхностную мощность нагретой зоны:

где Ррас – мощность, рассеиваемая внутри корпуса прибора, Вт;

Sз – приведённая поверхность нагретой зоны.

Рассчитываем удельную поверхностную мощность корпуса:

где Ррас – мощность, рассеиваемая внутри корпуса прибора, Вт;

Sк – площадь поверхности корпуса прибора.

Определяем среднеповерхностный перегрев корпуса:

где - коэффициенты определяются по графикам, приведены на рисунке 2.

Определяем среднеповерхностную температуру корпуса:

где tокр – температура окружающейсреды;

tк – среднеповерхностный перегрев корпуса.

Определяем среднеповерхностный перегрев нагретой зоны:

где - коэффициенты определяются по графикам, приведённым на рисунке 2.

Определяем среднеповерхностную температуру нагретой зоны:

где tk – среднеповерхностная температура корпуса;

tз – среднеповерхностный перегрев нагретой зоны.

Основываясь на полученных данных, делаем вывод, что элементная база выбрана правильно, так как температурный режим не превышает диапазона температур входящих в него элементов.