2.4. Математические модели радиаторов охлаждения эри

Для системы воздушного охлаждения радиоэлектронных аппаратов и полупроводниковых силовых устройств широкое применение получили радиаторы, которые различаются по виду развитой площади поверхности, а именно: пластинчатые рис.2а, ребристые рис.2b, игольчато-штыревые рис.2в, типа “краб” рис.2г, жалюзийные рис.2д, петельно-проволочные рис.2е.

На рис. 2 приведены геометрические параметры, существенно влияющие на рассеиваемый радиатором тепловой поток : размеры основания L₁,L₂(прямоугольное основание), диаметрD(круглое основание), толщинаQоснования; высотаh₁(илиh₂), толщина ₁ребра или штыря и шагS_шмежду ними. Для петельно-провочных радиаторов характерными геометрическими параметрами являются высотаh₂витка, диаметрdпроволоки, шаг навивкиS₂шаг укладкиS₁и коэффициент заполнения канала, равный отношению площади поперечного сечения спиралей к площади сечения канала. Значения указанных параметров для выпускаемых промышленностью радиаторов можно найти в нормативной документации.

Исследования теплообмена радиаторов различного типа позволили построить приближенную зависимость среднего перегрева _s=t_s-t_cоснования площадью А от удельной тепловой нагрузкиq= Ф/А при свободной и вынужденной вентиляции. Для характеристики теплообменных свойств радиатора используют следующие параметры: эффективный коэффициент теплоотдачи_эф, тепловую проводимость , тепловое сопротивлениеR. Эти параметры связаны со средним перегревом_sоснования и рассеиваемым потоком Ф зависимостями.

_эфА==R^-1, (1)

Ф=_s=R^-1_s=_эфsА.

Формула (1) справедлива для радиатора любого из рассмотренных выше типов; вся сложность процессов переноса теплоты и конструктивные особенности сосредоточены здесь в одной величине – эффективном коэффициенте теплоотдачи. Последний может быть определен экспериментально или расчетным путем. В первом случае в основу положена зависимость (1), позволяющая по найденным из опыта значениям Ф и _sопределить_эф. С помощью этих графиков можно подобрать радиатор, средняя температура основания которого не превышает заданной величиныt_s=_s+t_с.

На рис.2.6 схематически изображен радиатор 1 с закрепленным на нем прибором 2, внутри которого имеются источники мощностью Ф, разогревающие рабочую область прибора (например, область p-n-перехода транзистора) и его корпус до температурt_p иt_к, в месте крепления прибора к радиатору температураt_и, а средняя температура основания радиатораt_s.

Приведем исходную информацию, которая должна быть известна при проектировании или выборе радиатора: предельно допустимая температура рабочей области прибора (t_p)_допили его корпуса (t_к)_доп; рассеиваемая прибором мощность Ф ; температураt_сокружающей среды или набегающего потока; внутреннее тепловое сопротивлениеR_внприбора между рабочей областью и корпусом; способ крепления прибора к радиатору, который характеризуется тепловым сопротивлениемR_кконтакта.

Рис.2.5. Радиаторы воздушного охлаждения.