4. Визначення температури поверхні нагрітої зони

4.1. Визначення теплового потоку Ф₁ при заданому перегріві θ₁=10 °С.

4.1.1. Середня температура прошарку

°С.

4

Розрахунок температури ЕОМ в усталеному режимі роботи

.1.2. Температура нагрітої зони:

°С.

4.1.3. Ефективний коефіцієнт тепловіддачі через повітряний прошарок:

,

4.1.4. Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням:

,

де, згідно з табл. 2.1,

.

4.1.5. Тепловий потік Ф, згідно із формулою (2.10)

Вт.

Оскільки Р > Ф₁ (90 > 78,68), то не достатньо двох точок для побудови теплової характеристики. Шукаємо Ф₂ при θ₂ = 20 °С.

4.2. Будуємо теплову характеристику Ф = Ф(θ_SK) (рис.2.9), знаючи її точки: {0;0}, {θ₁;Ф₁}, {θ₂;Ф₂}.

4.3. Користуючись графіком Ф = Ф(θ_SK), визначаємо перегрів θ_SK, який відповідає споживаній потужності Р = 90 Вт; θ_SK = 7,1 °С.

4.4. Температура поверхні нагрітої зони

°С.

5. Визначення максимальної температури t0 нагрітої зони

5.1. Визначаємо базовий розмір l_m

Отже, l_m = l_х = 0,27, λ_m = λ_x = 0,45.

5.2. Нормуємо розміри нагрітої зони

м;

м.

Робота №2

Рис. 2.9. Теплова характеристика Ф = Ф(θ_SK)

5.3. Визначаємо значення функції .

Знаходимо відношення

;

.

Із графіка функції знаходимо, що С = 0,35.

5.4. Об’єм нагрітої зони м³.

5.5. Визначаємо максимальну температуру

°С.

Отже, максимальна температура в центрі ЕОМ, при заданих вихідних даних, буде близькою до °С, що допустимо. При потребі знизити значення t₀ можна від герметичного корпусу перейти до корпусу з отворами, що забезпечить природну внутрішню вентиляцію.

З

Розрахунок температури еом в усталеному режимі роботи

адача 2.2

ЕОМ в геометричному корпусі розсіює потужність Р. Розміри апарата L₁ ∙ L₂ ∙ H, товщина стінки δ_к. Шасі розташоване горизонтально і його розміри рівні внутрішнім горизонтальним розмірам кожуха. Висота нагрівної зони – h₃, відстань від нагрітої зони до кришки – h₁. Шасі з кожухом та деталями мають коефіцієнт чорноти ε. Температура навколишнього середовища t_c, джерела енергії по шасі розподілені рівномірно, тепловим опором стінок нехтуємо. Тепло­провідність нагрітої зони – λ. Розрахувати температуру в центрі апарата.

Вихідні дані:

Р	L1 ∙ L2 ∙ H	δк	h1	h3	ε	tc	λ
Вт	м ∙ м ∙ м	мм	м	м		°С	Вт/м∙К
100	0,4∙0,4∙0,3	4	0,07	0,16	0,8	23	0,55

Розв’язування:

1. Визначення площ тепловіддачі:

м.

м².

м².

2. Визначення температури корпусу t_к

2.1. Визначення теплового потоку Ф₁ при заданому перегріві θ₁=10°С.

2.1.1. Середня температура прошарку повітря навколо корпусу

°С.

Температура корпусу при θ₁ = 10°С

°С.

2.1.2. Для бокової поверхні визначальний розмір м. Тоді, згідно з (2.7),

,

отже, має місце закон тепловіддачі степеня . Для вертикальної стінки N = 1. Згідно з табл. 2.2, при t_m=28 °С коефі­цієнт а₂ = 1,36, отже

.

2

Робота №2

.1.3. Для кришки та дна визначальний розмір  м. Оскільки

, то .

Згідно з табл. 2.2, при t_m = 28 °С коефіцієнт а₃ = 1,58. Коефі­цієнти тепловіддачі дорівнюють:

;

.

2.1.4. Визначаємо коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням. Згідно з вихідними даними, ε_п = 0,8. Вважатимемо, що ψ_кс = 1. Згідно з табл. 2.1,

;

.

2.1.5. Знаходимо тепловий потік Ф₁, який забезпечив би заданий перегрів θ₁:

.

2.2. Визначення теплового потоку Ф₂, який забезпечить перегрів θ₂=20 °С

2.2.1. Обчислимо температури

°С;

°С.

2.2.2. Для боково поверхні при L = H = 0,3 м згідно з (2.7) при θ₂=20 °С

,

тому .

О

Розрахунок температури ЕОМ в усталеному режимі роботи

скільки N = 1, а згідно табл. 2.2 при t_m = 33 °С коефіцієнт а₂ = 1,35, то

.

2.2.3. Для кришки та для дна залишається закон степеня , бо збільшення перегріву не змінить нерівності (2.7). Згідно з табл. 2.2 при t_m = 33 °С коефіцієнт а₃ = 1,56. Коефіцієнти тепло­віддачі дорівнюють:

;

.

2.2.4. Визначаємо коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням ε_п=0,8; ψ_кс = 1. Згідно з табл. 2.1,

;

.

2.2.5. Визначаємо тепловий потік Ф₂:

.

2.3. Будуємо теплову характеристику Ф = Ф (θ_кс), маючи 3 точки: {0; 0}, {10; 62,35}, {20; 137,63} (рис. 2.10).

2.4. Користуючись графіком Ф = Ф (θ_кс), визначаємо перегрів θ_кс = 15°С, який відповідає потужності Р = 100 Вт.

2.5. Температура корпусу t_K= t_C + t_KC = 23 + 15 = 38°С.

Наближено температура корпусу °С.

Отже, грубої помилки в розрахунках не допущено.

Робота №2

Рис. 2.10. Теплова характеристика Ф = Ф(θ_KС)

3. Визначення розмірів нагрітої зони (рис. 2.11)

Рис. 2.11. Розміри нагрітої зони

Товщина прошарку між нагрітою зоною і дном

м.

м.

м.

м.

м.

Розрахунок температури ЕОМ в усталеному режимі роботи

4. Визначення температури поверхні нагрітої зони

4.1. Визначення температурного потоку Ф₁ при заданому перегріві θ₁=10 °С.

4.1.1. Середня температура прошарку

°С.

4.1.2. Температура нагрітої зони

°С.

4.1.3. Ефективний коефіцієнт тепловіддачі для дна і кришки вираховується за формулою

.

Для кришки N = 1,3; δ = h₁ = 0,07 м.

.

Згідно з табл. 2.2 при t_m = 43 °С коефіцієнт В = 0,59.

Отже, .

.

Для дна N = 0,7; δ = h₂ = 0,07 м.

.

.

Для бічних граней

.

Робота №2

4.1.4. Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням

.

4.1.5. Тепловий потік Ф₁ при θ₁ = 10 °С, згідно (2.4) дорівнює:

.

4.2. Визначення теплового потоку Ф₂ при заданому перегріві θ₂ = 20 °С.

4.2.1. Середня температура прошарку

°С.

4.2.2. Температура нагрітої зони

°С.

4.2.3. Ефективний коефіцієнт тепловіддачі для дна, кришки та бічних граней.

Для кришки N = 1,3; δ = h₁ = 0,07 м; В = 0,59;

;

.

Для дна N = 0,7; δ = h₂ = 0,07 м; В = 0,59;

;

.

Для бічних граней

.

Розрахунок температури ЕОМ в усталеному режимі роботи

4.2.4. Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням

; ; ;

.

4.2.5. Тепловий потік Ф₂ при θ₁ = 20 °С дорівнює:

.

4.3. Будуємо теплову характеристику Ф = Ф(θ_sк), знаючи її три точки: {0; 0}, {10; 82,64}, {20; 185,12} (рис. 2.12).

Рис. 2.12. Теплова характеристика Ф = Ф(θ_sк)

4.4. Користуючись графіком Ф = Ф(θ_sк), визначаємо перегрів θ_sк = 11,6 °С, який відповідає споживаній потужності Р = 100 Вт.

4.5. Температура поверхні нагрітої зони

= 49,6 °С.