Методика расчёта

Расчет температуры корпуса t_К

Перегрев корпуса в первом приближении

Вычисляется по графику на рис 7.1.

Рис. 7.3.1. Зависимость перегрева корпуса от удельной поверхностной мощности

1) Удельная поверхностная мощность корпуса q_к

Рассчитывается по формуле:

_, (1)

где:

P₀ – мощность, рассеиваемая блоком в качестве теплоты

S_К – площадь внешней поверхности корпуса блока, которая расчитывается по формуле:

(2)

где:

L₁ - ширина корпуса блока

L₂ - глубина корпуса блока

L₃ - высота корпуса блока

Коэффициент лучеиспускания для поверхностей корпуса

Определяем коэффициент лучеиспускания для верхней , боковой и нижней поверхностей корпуса:

, (3)

где:

- степень черноты i-й наружной поверхности корпуса

t₀ – температура окружающей среды

Коэффициенты теплообмена конвекцией для каждой поверхности корпуса блока

Расчитываются для трех типов сторон верхней, боковой, нижней с разными расчетами при разных режимах движения воздуха, обтекающего каждую поверхность.

Существует 3 режима обтекания: ламинарный, турбулентный, переходный к ламинарному

Режимы выбираются таким образом:

(GrPr)_m <= 5*10² – переходный к ламинарному

5*10² < (GrPr)_m<= 2*10⁷ - ламинарный

(GrPr)_m > 2*10⁷ – турбулентный

Для переходного режима

(4)

Для ламинарного режима

(5)

Для турбулентного режима

(6)

где:

- теплопроводность газа, для воздуха значения приведены в табл. 3

- коэффициент, учитывающий ориентацию поверхности корпуса:

0,7 – для нижней поверхности

1 – для боковой поверхности

1,3 – для верхней поверхности

- определяющий размер i-й поверхности корпуса

Pr – число Прандтля

- число Грасгофа, определяется для определяющей температуры , для каждой поверхности корпуса:

, (7)

- коэффициент объемного расширения, для газов

- кинетическая вязкость газа, для воздуха определяется из таблицы 3

g – ускорение свободного падения

Индекс m означает, что все параметры соответствуют определяющей температуре

Тепловая проводимость между поверхностью корпуса и окр. cредой

Определяется по формуле:

(8)

где:

S_н=S_в=L₁L₂ – площадь нижней и верхней поверхности

S_б=2L₃(L₁+L₂) – площадь боковой поверхности

Встречаются блоки РЭА с оребренными поверхностями. В этом случае необходимо определить эффективный коэффициент тепло­обмена оребренной i-й поверхности , который зависит от конст­рукции ребер и перегрева корпуса относительно окружающей среды. Определив эффективный коэффициент теплообмена , переходят к расчету тепловой проводимости всего корпуса которая состоит из суммы проводимостей неоребренной и оребренной поверхностей:

=+,

где рассчитывается по формуле (8), но без учета оребрен­ной поверхности;

= 0,77 S_piN_{i, ,} (9)

где

S_pi— площадь основания оребренной поверхности;

Ni — коэффициент, учитывающий ориен­тацию этой поверхности.

Температура корпуса блока

,где (10)

- перегрев корпуса блока РЭА во втором приближении

, где (11)

- коэффициент, зависящий от коэффициента перфорации корпуса блока

(12)

- коэффициент, учитывающий атмосферное давление окружающей среды. Графики для определения коэффи­циентов и представлены на рис. 1.4 и 1.5. Коэффициент перфорации определяется как отношение площади перфорацион­ных отверстий S_n к сумме площадей верхней и нижней поверхно­сти корпуса:

Рис. 7.3.2. Зависимость коэффициента от коэффициента перфорации корпуса блока

Рис. 7.3.3 Зависимость коэффициентаот давления окружающей среды

Определяем ошибку расчета:

(13)

Если <=0,1 то расчет можно считать законченным. В противном случае следует повторить расчет температуры корпуса для другого значения скорректированного в сторону

Расчет среднеповерхностной температуры нагретой зоны

Перегрев нагретой зоны в первом приближении

Вычисляем условную удельную поверхностную мощность на­гретой зоны блока :

, (14)

где: — мощность, рассеиваемая в нагретой зоне. В общем случае , где — мощность, рассеиваемая в элементах, установленных непосредственно на корпус блока; в этом случае по­следний играет роль радиатора.

_{2. Из графика на рис.} 7.3.4 находим в первом приближении перегрев нагретой зоны относительно температуры, окружающей блок среды

Рис. 7.3.4 Зависимость перегрева нагретой зоны от проводимости от удельной поверхности мощности

Коэффициент теплообмена излучением между поверхностями нагретой зоны и корпуса

Определяем коэффициент теплообмена излучением между нижними , верхними и боковыми поверхностями нагретой зоны и корпуса:

(15)

где: — приведенная степень черноты i-й поверхности нагретой зоны и корпуса:

и — степень черноты и площадь i-й поверхности нагретой зоны.

Для определяющей температуры и опре­деляющего размера находим числа Грасгофа и Прандтля (формула (7) и табл. 3).