5.4 Расчет теплового режима блока

Одной из самых значительных проблем при конструировании РЭА является проблема отвода тепла выделяемого теплонагруженными элементами. В проектируемом устройстве наиболее тепло нагруженным элементом является микросхема TDA7294.

В нынешнее время применяются несколько методов для теплоотвода:

– естественное охлаждение (воздушное, жидкостное);

– принудительное воздушное охлаждение;

– принудительное жидкостное;

– охлаждение, основанное на изменении агрегатного состояния вещества;

– термоэлектрическое охлаждение.

Выполняем расчет теплового режима проектируемого устройства для наиболее теплонагруженного элемента транзистора TDA7294.

1. Рассчитаем поверхность корпуса блока:

м²,

где размеры корпуса блока, м.

2) Определяем условную поверхность нагретой зоны:

м²,

где коэффициент заполнения блока, принимаем равным 0,5.

3) Определяем условную мощность корпуса блока:

Вт/м²,

где P – мощность, рассеиваемая в блоке.

4) Определяем удельную мощность нагретой зоны:

Вт/м².

5) Рассчитаем коэффициент Θ₁ в зависимости от удельной мощности корпуса блока:

С.

6) Рассчитаем коэффициент Θ₂ в зависимости от удельной мощности нагретой зоны:

С.

7) Рассчитаем коэффициент К_Н1 в зависимости от давления среды вне корпуса блока:

,

где давление вне корпуса, Па.

8) Рассчитаем коэффициент К_Н2 в зависимости от давления среды внутри корпуса блока:

,

где давление внутри корпуса, Па.

9) Рассчитаем суммарную площадь перфорационных отверстий:

м²,

где площадь i-го перфорационного отверстия;

– количество отверстий.

10) Рассчитаем коэффициент перфорации:

.

11) Определяем коэффициент К_П, являющийся функцией коэффициента перфорации:

.

12) Рассчитаем перегрев корпуса блока:

С.

13) Определяем перегрев нагретой зоны:

°С.

14) Определяем средний перегрев воздуха в блоке:

°С.

15) Определяем удельную мощность элемента:

Вт/м²,

16) Рассчитаем перегрев поверхности элемента:

°С.

17) Рассчитаем перегрев среды, окружающей элемент:

°С.

18) Определяем температуру корпуса блока:

°С,

где максимальная температура окружающей среды, °С.

19) Определяем температуру нагретой зоны:

°С.

20) Определяем температуру поверхности элемента:

°С.

21) Рассчитаем среднюю температуру воздуха в блоке:

°С.

22) Рассчитаем температуру среды, окружающей элемент:

°С.

Зададим следующие геометрические размеры ребра радиатора:

- толщина ребер м;

- расстояние между стенками ребер м;

- высота ребер м;

- длина ребер м.

Температура поверхности радиатора ():

К

Определяем составляющие общего коэффициента теплообмена:

Вт/(м²∙К);

Вт/(м²∙К);

Вт/(м²∙К),

где степень черноты.

Общий коэффициент теплообмена () рассчитывается по формуле

Вт/(м²∙К).

Площадь поверхности охлаждения радиатора ():

м².

Длина всех ребер радиатора():

м.

Количество ребер:

ребра.

Ширина основания радиатора для рассчитываемого теплонагруженного элемента ():

м.

Ширина основания радиатора для всех теплонагруженных элементов ():

м,

где количество теплонагруженных элементов.