5.3 Оценка способа охлаждения арэо.

В общем, виде задача расчета теплового режима АРЭО формируется в следующем виде: для заданных мощностей РЭА, распределения источников тепла, режимов и работы аппаратуры, физических свойств материалов, условий эксплуатации определить температурное поле радиоаппарата, его перегрев и на основании этого разработать систему охлаждения.

В общем, виде температура нагрева j-й области РЭА является функцией мощности источников тепла Р и времени . В установившемся режиме перегрев аппарата не зависит от времени. Температура t⁰_jявляется аддитивной функцией температуры среды t⁰_cи перегреваqjпо отношению к температуре среды.

Зависимость перегрева qj от суммарной мощностиR_Sвсех источников тепла, действующих в аппарате, называется тепловой характеристикой j-й области аппаратурыq_j=q_j(R_S). В классическом виде расчет теплового режима требует разработки подробной тепловой модели РЭА, представляющей совокупность уравнений, описывающих температурное поле аппаратуры с учетом параметров конструкции, эксплуатационных требований и параметров окружающей среды. Решение модели реализуется численными или аналитическими методами. Вопросам обеспечения тепловых режимов таким способом посвящен раздел науки под названием «Теплотехника».

Для РЭА разработана методика теплового расчета коэффициентным способом, которая с достаточной степенью точности просто и быстро позволяет решать конструкторские вопросы теплообеспечения радиоаппаратуры. При этом не требуется специальных знаний по теплообмену. Подробно методика представлена в [8], [9].

К примеру, с использованием коэффициентного метода произведем предварительную оценку тепловой нагрузки радиоблока для наземной стационарной аппаратуры, работающей в закрытом помещении с умеренным климатом. Расположение блоков в стойке может быть вертикальное или горизонтальное; габаритные размеры блока L_1, L₂, L₃, количество термоактивных радиоэлементов в блоке – n, мощность одного термоактивного элемента Р_i; t⁰_д– допустимая температура нагретых зон внутри блоков; t⁰_c– температура окружающей среды.

Порядок расчета.

1. Зная режимы работы и мощность термоактивных элементов блока, определим тепловую мощность, выделяемую этими элементами и отнесенную к единице поверхности блока – Р_{уд .}

2 . Определим допустимый нагрев внутри блока

2. С учетом результатов расчетов спроектируем точку на диаграмме приближенной способа охлаждения РЭА, представленной на рис. 10. В зависимости от значений Р_Уиq_Дмогут получиться следующие варианты расположения точки:

• заданная точка лежит выше линии а(шасси вертикальное) илиа’ (шасси горизонтальное) – можно применять герметичную пылезащитную конструкцию;

• точка лежит между кривыми аиbдля вертикального шасси илиа’,b’для горизонтального шасси - необходимо использовать перфорированный кожух. В этом случае нужно провести дополнительный расчет. Точка оказывается ниже линииbилиb’; при этом требуется принудительное охлаждение.

При отводе тепла с помощью перфорированного кожуха можно пользоваться графиком, представленным на рис. 11. и отражающим зависимость отводимой мощности от площади перфорации. Из графика видно, что увеличение площади отверстий имеет предел, определяемый положением, когда кондукционный и конвекционный механизмы охлаждения РЭА становятся приблизительно равными.

Использование графического метода расчета тепла, может быть рекомендовано для курсового и дипломного проектирования, несмотря на то,

что сам метод обладает относительно невысокой точностью.