70

621.38(075)	№ 4204
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное агентство по образованию Технологический институт Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» Приоритетный национальный проект «образование» У 912

Учебно-методическое пособие

РАСЧЕТ СТАЦИОНАРНОГО И НЕСТАЦИОНАРНОГО ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ ЭА

Для студентов специальности 210202 Проектирование и технология электронно-вычислительных средств направления 210200 Проектирование и технология электронных средств

ФЭП

Таганрог 2008

У ДК 621.38 (075.8) + 658.51.011.5 (075.8)

Составители: А.В. Палий, Е.Т. Замков

Учебно-методическое пособие «Расчет стационарного и нестационарного тепловых режимов ЭА». - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2008. - 70 с.

В данной работе излагаются сведения, позволяющие выполнять тепловые расчеты блоков, шкафов, стоек электронной аппаратуры в стационарном и нестационарном режимах. Описаны необходимые входные параметры для расчетов тепловых режимов и приведены соответствующие методики.

Один из разделов посвящен автоматизации расчета тепловых режимов, программа расчета написана на языке Delphi.

Материал пособия может быть использован студентами в самостоятельной работе при выполнении курсовых, дипломных работ и индивидуальных заданий.

Ил.16. Библиогр.: 6 назв.

Рецензент П.В. Серба, д-р физ.-мат. наук, профессор кафедры ТМиНА ТТИ ЮФУ.

С одержание

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕРМИНОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ТЕКСТЕ…………………………………………………………….5

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………...8

1. ЗАКОНЫТЕПЛОПЕРЕДАЧИ………………………………10

1.1. Передача теплатеплопроводностью……………………10

1.2. Передача теплаконвекцией……………………………..12

1.3. Передача тепла излучением……………………………..13

2. МЕТОДЫ РАСЧЕТА СТАЦИОНАРНОГО И

НЕСТАЦИОНАРНОГО ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ………...16

2.1. Расчет стационарного тепловогорежима……………...16

2.1.1. Расчет теплового режима микросборок

(микросхем в блоке) при естественном воздушном

охлаждении и внутреннем перемешивании воздуха….16

2.1.2. Расчет теплового режима дискретных ЭРЭ в

блоке с естественным воздушным охлаждением и

внутренним перемешиванием воздуха………………….32

2.1.3. Расчет теплового режима микросборок

(микросхем) в блоке при принудительном

воздушном охлаждении…………………………………...35

2.1.4. Расчет теплового режима дискретного ЭРЭ в

блоке при принудительном воздушном охлаждении….43

2.2. Расчет нестационарного теплового режима………….45

2.2.1. Определение темпа охлаждения…………………..45

2.2.2. Расчет теплового режима при постоянной

мощности и постоянной температуре

окружающей среды………………………………..........47

2.2.3. Расчет теплового режима при постоянной

мощности и температуре окружаюшей среды,

изменяющейся по линейному закону……………..47

2.2.4. Расчет теплового режима при постоянной

мощности температуре окружающей среды,

изменяющейся по экспоненциальному закону…...48

2.2.5. Расчет теплового режима при периодиче-

ском импульсном выделении мощности и

постоянной температуре окружающей среды……..49

2.2.6. Расчет теплового режима при периодиче-

ском импульсном выделении мощности и

температуре окружающей среды,

изменяющейся по линейному закону………………49

2.2.7. Расчет теплового режима при периодическом

импульсном выделении мощности и температуре

окружающей среды, изменяющейся по

экспоненциальному закону…………………………….50

2.2.8. Расчет теплового режима при апериодиче-

ском импульсном выделении мощности………...51

2.3. Расчет теплового режима блока, работающего в

составе стойки (шкафа)………………………………………52

2.3.1. Расчет результирующей мощности блока,

работающего в составе стойки (шкафа) при

естественном воздушном охлаждении………………......52

2.3.2. Расчет результирующей мощности блока и

перегрева микросборок, микросхем и дискретных

ЭРЭ, работающих в составе стойке (шкафа) при

принудительном воздушном охлаждении……………….54

3. РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ ЭА С ИСПОЛЬЗОВА­НИЕМ ЭВМ………………………………………………………56

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………….60

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………...60

ПРИЛОЖЕНИЯ…………………………………………………61

П1. ФОРМУЛЫ ДЛЯ АППРОКСИМАЦИИ ГРАФИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА…………………………….61

П2. СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ……………………………...64

П3. МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ФУНКЦИИ БЕССЕЛЯ…...68

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕРМИНОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ТЕКСТЕ

Термин	Определение
Базовая температура	Температура среды, в ко­торой функционируют блоки, шкафы и стойка РЭА в на­чальный момент времени их работы, либо температура воздуха, подаваемого в блок, шкаф и стойку РЭА при при­нудительной вентиляции, в начальный момент времени их работы
Блок	По ГОСТ 36632–75
Ячейка	По ГОСТ 26632–75
Микросборка	По ГОСТ 26975–76
Микросхема	По ГОСТ 17021–77
Плата	По ГОСТ 20406–75
Коэффициент заполнения блока	Отношение объема всех функциональных и мон­тажных элементов, находя­щихся внутри корпуса блока, к внутреннему объему кор­пуса
Коэффициент перфорации блока	Отношение суммы площа­дей перфорационных отвер­стий к сумме площадей верх­него и нижнего основа­ния корпуса блока
Основание печатной платы	По ГОСТ 20406–75
Термин			Определение
Теплопроводная шина	Слой из высокотепло­провод­ного материала (ме­талла), имеющий хороший теп­ловой контакт с микросборкой (мик­росхемой) и корпусом блока
Полная площадь поверхно­сти корпуса блока			Площадь внешней по­верхно­сти корпуса, выклю­чающая площадь поверхности охлаж­дающих ребер, бортиков и дру­гих конструктивных эле­ментов корпуса блока. Допускается не учиты­вать площадь отдельных мел­ких вы­ступающих деталей, та­ких как втулки, винты штуцера и т.д.
Удельная мощность нагретой зоны			Отношение суммарной мощ- ности, выделяющейся в блоке, к площади нагретой зоны блока
Среднеобъемный перегрев нагретой зоны			Вспомогательная вели­чина, физически выражающая пере­грев габаритной поверхно­сти нагретой зоны блока
Стационарный тепловой ре­жим			Режим работы блока, при котором температура мик­ро­сборок, микросхем и дис­крет­ных ЭРЭ на момент во времени
Нестационарный тепловой режим		Режим работы блока, при котором температура микро­сборок, микросхем и дискрет­ных ЭРЭ изменяется во вре­мени
Термин			Определение
Погрешность расчета		Отношение разности между рассчитанным и изме­ренным перегревами к изме­ренному перегреву
Температура окружающей среды		Температура среды, в кото­рой функционируют блоки РЭА в момент времени их ра­боты, отличный от начального, либо температура воздуха, по­давае­мого в блок РЭА при при­нуди­тельной вентиляции, в мо­мент времени и работы, отлич­ный от начального