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), диаметр D (круглое основание), толщина Q основания; высота h₁ (или h₂), толщина ₁ ребра или штыря и шаг S_ш между ними. Для петельно-провочных радиаторов характерными геометрическими параметрами являются высота h₂ витка, диаметр d проволоки, шаг навивки S₂ шаг укладки S₁ и 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_c основания площадью А от удельной тепловой нагрузки q= Ф/А при свободной и вынужденной вентиляции. Для характеристики теплообменных свойств радиатора используют следующие параметры: эффективный коэффициент теплоотдачи _эф, тепловую проводимость , тепловое сопротивление R . Эти параметры связаны со средним перегревом _s основания и рассеиваемым потоком Ф зависимостями.

_эфА= =R ^-1, (1)

Ф= _s=R ^-1 _s=_{эф s}А.

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 _s определить _эф. С помощью этих графиков можно подобрать радиатор, средняя температура основания которого не превышает заданной величины t_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 температур t_p и t_к, в месте крепления прибора к радиатору температура t_и, а средняя температура основания радиатора t_s.

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

Рис.2.5. Радиаторы воздушного охлаждения.