17. Тепловые воздействия на конструкции эвт. Количество теплоты (qt).
Микросхемы и ЭРЭ функционируют в строго ограниченных температурных условиях. Изменение температуры влияет на диэлектрические свойства материалов, ускоряет коррозию конструкции и проводных материалов. Приводит к нарушению контактов конструкции. Изменение температуры блока в ту или иную сторону уменьшает срок службы изделия. Поэтому при проведении конструкторских работ и расчетов решаются задачи удаления избыточного тепла одним из методов: конвекцией, кондукцией и излучением.
Конвекция - явление переноса теплоты в жидкостях или газах путем перемешивания самого вещества (как вынужденно, так и самопроизвольно). Существует т. н. естественная конвекция, которая возникает в веществе самопроизвольно при его неравномерном нагревании в поле тяготения.
Теплоотвод кондукцией. С увеличением плотности компоновки РЭА большая доля теплоты удаляется кондукцией, т.е. передачей тепловой энергии от нагретого элемента к элементу с меньшей температурой. Для улучшения условий отвода теплоты от тепловыделяющих элементов в конструкции применяют тепловые разъемы, теплоотводящие шины, печатные платы на металлической основе и т. д. Количество теплоты Qк (кал/с), передаваемое в статическом режиме кондукцией, определяется по выражению
Принудительное воздушное охлаждение. При принудительном воздушном охлаждении теплоотвод от внутренних полостей корпуса РЭА осуществляется движущимися потоками воздуха, объем и скорость движения которых определяются вентиляторами.
18. Проблемы отвода теплоты. Пути их решении: теплоотвод кондукцией, конвекцией.
Чаще конструктор решает задачу удаления избытка теплоты в результате саморазогрева аппаратуры. Как известно, передача теплоты от нагретой аппаратуры в окружающую среду осуществляется кондукцией, конвекцией и излучением.
Кондукция - процесс переноса тепловой энергией между находящимися в соприкосновении телами или частями тел за счет теплопроводности тел.
Конвекция — перенос энергии макрочастицами газа или жидкости.
Перенос теплоты излучением происходит за счет превращения тепловой энергии в энергию излучения (лучистая энергия).
Настоящее и будущее аппаратуры связано с использованием достаточно больших мощностей в сравнительно малых объемах. Это приводит к резкому увеличению плотности мощности рассеяния, а, следовательно, и плотности рассеиваемой теплоты. Поэтому при конструировании аппаратуры особое значение приобретает разработка методов отвода теплоты, регулирования и контроля температуры.
Если температура в любой из точек блока не выходит за допускаемые пределы, то такой тепловой режим называется нормальным.
Нормальный тепловой режим - это режим, который при изменении в определенных пределах внешних температурных воздействий обеспечивает изменение параметров и характеристик конструкции, компонентов, материалов в пределах, указанных в технических условиях на них. Высокая надежность и длительный срок службы изделия будут гарантированы, если температура среды внутри РЭА является нормальной и равной 20-25 °С. Изменение температуры относительно нормальной на каждые 10 °С в любую сторону уменьшает срок службы аппаратуры приблизительно в 2 раза. Обеспечение нормального теплового режима приводит к усложнению конструкции, увеличению габаритов и массы, введению дополнительного оборудования, затратам электрической энергии.
см. вопрос 17.