8.2. Принцип местного влияния

Этот принцип используется при анализе температурных полей. Он позволяет определить, на каком расстоянии от области, занятой источником тепловой энергии, конфигурация этой области практически не влияет на характер температурного поля в теле (рис 8.3).

Рис. 8.3

Этот принцип впервые разработан Дульневым. Было показано, что если источник занимает область V и равномерно распределен по всей области, то за пределами круга радиуса L (наибольший определяющий размер) и с центром в геометрическом центре зоны характер температурного поля такой же, когда весь тепловой поток расположен в центре области.

Пример: рассмотрим температурное поле группы элементов, расположенных на плате внутри РЭС и являющихся источником тепловой энергии. Они вызовут такое же повышение температуры в отдельных частях аппарата, как равномерно распределенный на плате источник той же мощности. Однако вблизи элементов температурное поле в значительной мере зависит от размеров и конфигурации самих элементов.

Учет двух принципов позволяет сформировать для РЭС сложной конструкции следующие выводы:

1) температурный фон в точке j практически не зависит от форм и размеров удаленных от этой точки деталей, способа монтажа на платах и шасси, а также характера распределения мощностей источников;

2) наведенный перегрев в точке j определяется суммарной мощностью всех источников тепла, действующих в РЭС, за исключением j-го источника. На основании вышеизложенного запишем

t_jф=t_c+F_jф(Ф-Ф_j),

где Ф - суммарная мощность всех источников; t_jф - температурный фон в точке j; t_c - температура среды; Ф_j - мощность источников, действующих в рассматриваемом теле.

9. Способы обеспечения тепловых режимов

Многообразие РЭС можно разделить на 2 группы:

1) аппараты с деталями на шасси;

2) аппараты кассетной конструкции.

Аппараты первой группы разделяют на приборы с негерметичными или пылевлагозащитными корпусами и устройства с герметичными корпусами.

Способы охлаждения негерметичных аппаратов

Конструкции в пылевлагозащищенных корпусах с незначительным тепловыделением допускают отсутствие, каких - либо специальных устройств для охлаждения. В этих аппаратах перенос выделяемой энергии от теплорассеивающих элементов корпусу и далее в окружающую среду происходит за счет конвекции и теплового излучения, а также при наличии хорошего контакта между шасси корпусом - за счет теплопроводности (рис.9.1).

а) б)

Рис. 9.1

На рисунке стрелочками показаны тепловые потоки.

В аппаратах, имеющих перфорации в верхних и нижних частях корпуса, а также шасси происходит интенсивный обмен с окружающей средой за счет вентиляции (рис. 27,б). Выделяемая внутри аппарата тепловая энергия уносится через аппарат снизу вверх воздухом, а также за счет конвекции и излучения наружными поверхностями корпуса.

Конструкции с принудительной вентиляцией применяются, когда тепловыделение элементов в аппаратах достаточно велико. Для создания организованного продува охлаждающего воздуха в противоположных стенках корпуса выполняются вводящие и выводящие устройства (зазоры, щели). Какие-либо отверстия в корпусе, кроме подводящих или отводящих, например, в средней части, приводят к перерасходу воздуха и лишнему расходу энергии на вентилятор (рис. 9.2).

Рис. 9.2

Для аппаратов с деталями на шасси возможны следующие способы охлаждения:

1. При небольших рассеиваемых мощностях, аппараты в герметичном корпусе не имеют специальных устройств охлаждения. Теплообмен с окружающей средой осуществляется за счет естественной конвекции и теплового излучения (рис. 27,а).

2. Герметичные аппараты со значительным тепловыделением. Усиление теплообмена создается принудительной циркуляцией воздуха внутри корпуса. Принудительная вентиляция повышает теплоотдачу от теплорассеивающих поверхностей к корпусу и далее в окружающую среду, тем самым понижая температуру внутри аппарата (рис. 9.3).

Рис. 9.3

Устройства с микроминиатюрными и миниатюрными компонентами выполняются в виде конструкций ряда плат с установленными модулями и микромодулями, электрически связанными печатным монтажом. Платы объединяются в кассеты, которые весьма удобны в эксплуатации. Кассеты могут размещаться в блоках горизонтально или вертикально в один или несколько рядов. Аппараты на объекте можно установить отдельно друг от друга, и тогда они представляют собой одноблочное устройство, или могут группироваться вместе, образуя многоблочные конструкции (стойки, контейнеры). Способы охлаждения аппаратов кассетной конструкции, наиболее часто встречающиеся в практике радиоконструирования:

1. Аппараты в герметичном корпусе с небольшим тепловыделением плат, не имеющие специальных устройств охлаждения. В таких конструкциях воздушные промежутки между платами весьма малы, поэтому естественная конвекция воздуха внутри конструкции между платами практически отсутствует и телепередача от внутренних поверхностей к корпусу происходит за счет теплопроводности воздуха и плат, а от корпуса тепловой поток рассеивается конвекцией и тепловым излучением (рис. 9.4).

Рис. 9.4

2. Естественная вентиляция в аппаратах кассетной конструкции в негерметичном корпусе осуществляется через перфорации между платами. Платы установлены вертикально. При этом рассеиваемый платами тепловой поток уносится протекающим снизу вверх воздухом. Часть тепла отдается в окружающую среду через поверхность корпуса вследствие конвекции и теплового излучения (рис. 9.5).

Рис. 9.5

3. Повышенное тепловыделение плат требует более интенсивного отвода тепла. При этом воздух, поступающий в аппарат, распределяется между платами специальным воздухораспределителем, который из конструктивных соображений размещается на задней поверхности корпуса.

Рис. 9.6

Значительная доля рассеиваемого тепла уносится охлаждающим воздухом, а остальная часть передается корпусом в окружающую среду (рис. 9.6).