СОДЕРЖАНИЕ
Введение
.................................................…………………………
1. Анализ исходных данных
.................................. ……………..
2. Расчет тепловых режимов аппарата
......................…………..
2.1. Вычисление геометрических параметров
................………
2.2. Определение объемного и
массового расхода воздуха ...…
2.3. Проводимость между воздухом
внутри аппарата
и окружающей средой
.................................………………..
2.4. Определение тепловых
коэффициентов ..................……….
2.5. Определение перегревов и
температур нагретой зоны
и корпуса
аппарата……………………………………………
Заключение…………………………………………………………
Список используемых источников
..........................……………..
ВВЕДЕНИЕ
Большинство радиотехнических устройств, потребляя от
источников питания мощность,
измеряемую десятками, а иногда и
сотнями ватт, отдают полезной
нагрузке от десятых долей до единиц
ватт. Остальная электрическая
энергия, подводимая к аппарату,
превращаясь в тепловую, выделяется
внутри аппарата. Температура
нагрева аппарата оказывается выше
температуры окружающей среды, в
результате чего происходит процесс
отдачи теплоты в окружающее
пространство. Этот процесс идет
тем интенсивнее, чем больше
разность температур аппарата и
окружающей среды.
Специалисты в области создания
новых радиоэлектронных
аппаратов знают, что расчеты
теплового режима аппаратов столь же
необходимы, как и расчеты, связанные
с функциональным назначением
их.
Интуитивные методы проектирования РЭС и в частности
реализация нормального теплового режима складывались годами. Такой подход в
настоящее время оказывается не в состоянии обеспечить выбор в исключительно
сжатые сроки безошибочных, близких к оптимальным решений.
Известно, что надежность элементов радиоэлектронной
аппаратуры сильно зависит от температуры окружающей среды. Для каждого типа
элемента в технических условиях указывается предельная температура, при
превышении которой элемент нельзя эксплуатировать. Поэтому одна из важнейших
задач конструктора радиоэлектронной аппаратуры состоит в том, чтобы обеспечить
правильные тепловые режимы для каждого элемента.
Целью
данной курсовой работы является получение навыков теплового расчета на примере
аппарата с перфорированным корпусом.
1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
Дан аппарат с перфорированным
корпусом. Размеры корпуса: L1 = 500 мм; L2 = 300 мм; L3
= 490 мм. Размеры шасси: l1 = 480 мм; l2 = 200 мм; h =
120 мм. Перфорационные отверстия расположены по бокам корпуса по 12 с каждой
стороны. Перфорационное отверстие показано на рисунке:
Рисунок 1.
Перфорационное отверстие
Размеры
отверстия: высота 10 мм, длина ( без полукругов ) 45 мм. Температура окружающей
среды tc = 26 оС. Мощность источников теплоты в аппарате
Ф = 100 Вт. Внутренние поверхности аппарата покрыты эмалевой краской,
коэффициент заполнения Кз = 32%.
2. РАСЧЕТ
ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ АППАРАТА
2.1.
Вычисление геометрических параметров
2.1.1.
Среднее расстояние между отверстиями для подвода-отвода воздуха.
Используя исходные
данные, получим:
hср = 100 + 150 + 100/3 ~
117 мм = 0,117 м.
2.1.2. Суммарная площадь
перфорационных отверстий.
Используя исходные данные находим площадь одного
перфорационного
отверстия:
Ап = 45×10 + pR2 = 450 + 3,14×52 = 528,5 мм2 » 5,3×10-4 м2.
Используя исходные
данные, определяем:
Авх = Авых = 12×5,3×10-4 = 6,36×10-3 м2.
2.1.3. Площадь
поверхности корпуса.
Ак = 2(L1L3
+ L2L3 + L1L2); (1)
Подставляя известные
величины в формулу (1), получим
Ак = 2(0,5×0,49 + 0,3×0,49 + 0,5×0,3) = 1,08 м2.
2.1.4. Площадь поверхности омываемых воздухом деталей и шасси
(нагретой зоны).
Ав = 2(l1h + l2h
+ l1l2); (2)
Подставив известные
величины в (2), имеем
Ав = 2(0,48×0,12 + 0,2×0,12 + 0,48×0,2) = 0,36 м2.
2.1.5. Площадь поперечного сечения порожнего аппарата,
свободная для прохода воздуха:
Аап = L1L3
- l1h; (3)
Используя исходные
данные, из (3) получим:
Аап = 0,5×0,49 - 0,48×0,12 = 0,19 м2.
2.2. Определение объемного и
массового расхода воздуха
Выделяемая деталями РЭС тепловая энергия передается
конвекцией воздуху, омывающему их поверхности, а излучением - внутренней
поверхности корпуса. В результате нагревания воздуха его плотность уменьшается
по сравнению с плотностью воздуха вне аппарата, появляется разность давлений
и воздух через верхние отверстия или жалюзи в корпусе выходит из аппарата,
а на его место поступает холодный воздух через нижние отверстия в корпусе. В
установившемся режиме перепад давлений, вызванный самотягой,
уравновешивается гидравлическими потерями на всех участках РЭС.
2.2.1. Определим среднюю площадь поперечного
сечения аппарата, свободную для прохода воздуха: Аср = Аап(1
- Кз); (4)
На основании исходных данных и данных, полученных в
результате вычисления, из формулы (4) следует, что
Аср = 0,19(1 - 0,32) =
0,13 м2.
2.2.2. Определим
гидравлическое сопротивление.
Для типичных РЭС, среднеобъемная температура воздуха которых
t ~ 40 oC, а температура среды ~ 24 оС, была проведена
оценка гидравлических сопротивлений [1] и получена приближенная формула:
(5)
Подставляя в формулу (5) полученные в результате расчета по
п.2.1 и п.2.2.1 данные, получим:
2.2.3. Массовый расход
воздуха:
Массовый
расход воздуха определим по приближенной формуле (6), полученной в результате
экспериментальных данных [1]:
____
G = 1,36Ö h/R ; (6)
Подставив известные
величины, получим:
_____________
G = 1,36Ö 0,117/6,677104 = 1,8×10-3 кг/с.
2.2.4. Объемный расход
воздуха
Объемный расход воздуха
найдем по формуле (7):
GV
= G/r, (7)
где r = 1,28 кг/м2
определен для t = 40 oC из таблицы А3 [1].
Таким образом : GV
= 1,8×10-3/1,28 = 1,41×10-3 м3/с = 1,41
л/с.
2.3.
Проводимость между воздухом внутри аппарата и окружающей средой
Определяется по формуле
(8):
W = 103×G;
(8)
в формулу (8) полученный в п.2.2.3 массовый расход воздуха,
получим: Подставляя получаем : W = 103×1,8×10-3 = 1,8 Вт/К.
2.4. Определение тепловых
коэффициентов
Для
определения температур в аппарате со свободной вентиляцией следует использовать
уравнения (9):
(9)
Параметры А1,
А3, F1, F3 имеют следующую структуру:
(10)
Параметры B и D, входящие в формулы (10), можно определить
так:
; (11)
; (12)
Анализ экспериментальных данных [1] показал, что при
свободной вентиляции РЭС значения коэффициентов конвективной теплоотдачи между
зоной и воздухом, корпусом и воздухом внутри аппарата примерно равны a12к
= a23к = 6 Вт/(м2×К), тогда
s12к = 6А1, s23к = 6А3, а s3с = 9А3. Подставляя в
(10)
приближенные значения проводимостей,
получим уравнения (13):
(13)
В нашем
случае А1 = Ав; А3 = Ак. Подставляя
известные величины в уравнения (13), получим:
Определим тепловые коэффициенты:
2.5.
Определение перегревов и температур нагретой зоны и корпуса аппарата
2.5.1.
Средний поверхностный перегрев нагретой зоны Определим по формуле (14):
q1 = F1Ф; (14)
Подставляя известные
величины, получим
q1 = 0,137100
= 13 К.
2.5.2.
Средний поверхностный перегрев корпуса аппарата Определим по формуле (15):
q3 = F3Ф; (15)
Подставляя известные величины,
получим
q3 = 0,047100 = 4 К.
2.5.3.
Средняя температура нагретой зоны
Определим по формуле
(16):
t1
= tc + q1;
(16)
Подставив известные
величины в (16), получим t1 = 26 + 13 = 39 оС.
2.5.4.
Средняя температура корпуса аппарата Определим по формуле (17):
t3
= tc + q3;
(17)
Подставив известные
величины в (17), получим
t3 = 26 + 4 =
30 оС.
На
основании данных, полученных в п.2.5, строим график тепловых характеристик
корпуса и нагретой зоны аппарата.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной курсовой работе был проведен расчет тепловых режимов
аппарата с перфорированным корпусом для получения практических навыков тепловых
расчетов радиоэлектронных устройств, так как для обеспечения стабильной и
безотказной работы в течении всего срока эксплуатации любого радиоэлектронного
устройства требуется правильно обеспечить тепловой режим работы электронных
компонентов данного аппарата.
В
результате расчета были определены:
-
средний поверхностный перегрев нагретой зоны;
-
средний поверхностный перегрев корпуса аппарата;
-
средняя температура нагретой зоны;
-
средняя температура корпуса аппарата;
-
массовый расход воздуха через аппарат;
-
объемный расход воздуха.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Дульнев Г.Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре.
- М.: Высшая школа, 1984 г.
2. Фрумкин Г.Д. Расчет и
конструирование радиоаппаратуры. -
М.: Высшая школа, 1989 г.
3. Гелль П.П., Иванов-Есипович Н.К. Конструирование и
микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры. - Л.: Энергоатомиздат, 1984 г.
4. Стандарт предприятия. Проекты (работы) дипломные и
курсовые. Правила оформления. - Тамбов: ТГТУ, 1997 г.
Другие работы по теме:
Правила аллена и бергмана
Для начала нужно сказать, что вообще такое терморегуляция: Терморегуляция — это способность животных организмов поддерживать температуру тела в определённых границах, даже если температура внешней среды сильно отличается. Этот процесс представляет собой один из аспектов гомеостаза — динамически изменяющегося состояния равновесия между внутренней средой организма животного и его внешним окружением.
Пластмассы 3
ПЛАСТМАССЫ Название CH3 Термопластичен. Обладает свойствами высокой ударной прочности, высокой стойкости к многократным изгибам, низкой паро- и газопроницаемости; хороший диэлектрик, плохо проводит тепло, не растворяется в органических растворителях, устойчив к воздействию кипящей воды и щелочей, но темнеет и разрушается под действием HNO3,
Расчет звукопоглощения
Расчет Задание: Определить снижение шума при установке звукопоглощающей облицовки в помещении испытательного блока высотой 3,2 м, шириной 13 м и длиной 15 м. Объем помещения V=624м3, а суммарная площадь внутренних ограничивающих поверхностей помещения S=569,2 м2. Спектр шума в испытательном блоке показан на рисунке 3.
Расчет звукопоглощения
Расчет Задание: Определить снижение шума при установке звукопоглощающей облицовки в помещении испытательного блока высотой 3,2 м, шириной 13 м и длиной 15 м. Объем помещения V=624м
Расчет ребристого радиатора
Реферат Тема: "Расчет ребристого радиатора" 2009 Расчёт ребристого радиатора при естественном воздушном охлаждении для транзистора 2Т808А заданной мощности 15 Вт
Расчет ребристого радиатора
Методика и характеристика основных этапов расчёта ребристого радиатора при естественном воздушном охлаждении для транзистора 2Т808А заданной мощности 15 Вт. Определение необходимого напора внутри радиатора, температуры среды и коэффициента теплоотдачи.
Теплообменные аппараты со смешиванием теплоносителей
ЛЕКЦИЯ № 14 ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ СО СМЕШИВАНИЕМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ. Смесительными теплообменниками называют аппараты, в которых теплообмен между теплоносителями протекает непосредственно при их соприкосновении (т.е. при перемешивании). По сравнению с поверхностными смешивающие теплообменники обладают следующими достоинствами.
Технологические особенности сборки редуктора
Изучение этапов и правил процесса сборки редуктора одноступенчатого конического с горизонтальным быстроходным и вертикальным тихоходным валами. Осуществление фиксации крышки подшипника. Определение толщины прокладок и зазоров в коническом зацеплении.
Основные положения и законы теории массообмена
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ЗАКОНЫ ТЕОРИИ МАССОПЕРЕНОСА 1. Общие сведения В природе и технике наряду с теплообменными широко распространены и массообменные процессы. Очень часто они идут совместно, и от интенсивности одних зависит скорость других. В природе это, например, - процессы переноса теплоты и массы воздушными и водяными течениями и процессы окисления веществ в живых организмах.
Лягушка-путешественница
Автор: Гаршин Всеволод. Жила на болоте лягушка. Осенью мимо болота летели на юг утки и остановились отдохнуть и поесть. Лягушка, узнав, что на юге тепло, чудесные болота и тучи комаров, попросилась лететь с ними. Она придумала, что если две утки возьмутся клювами за концы прутика, а она схватится ртом за середину, то стая, меняясь, может донести ее до юга.
Осень сочинение-описание
Автор: Сочинения на свободную тему Еще очень тепло, но уже грустно от запаха ушедшего лета, многослойного, пряно-кисловатого. Деревья сбрасывают обожженную за лето листву. Кажется, что стволы темнеют, они устали и хотят спать. Неугомонные мелкие паучки с невероятной скоростью плетут паутины, и ты, не видя, срываешь их ловушки.
Экология в нашей жизни
Автор: Сочинения на свободную тему Тысячи лет, изо дня в день люди добывают и готовят себе пищу, создают орудия труда, поддерживают тепло в жилищах. Человек вырубает леса, осушает естественные водоёмы, истребляет животных, строит заводы, города, фабрики, добывает полезные ископаемые, возделывает землю.
Исполнительный Совет Французской Республики
Введение 1 Состав 2 Избрание 3 Компетенция 4 История Введение Исполнительный Совет Французской Республики (фр. Conseil exйcutif) — орган исполнительной власти Французской Республики по Конституции Французской Республики, принятой Национальным Конвентом в 1793.
Сераковский, Кароль Юзеф
Ка́роль Ю́зеф Серако́вский (1752, Брестское воеводство—5 января 1820, Козенице) — польский военачальник, потомок древнего шляхетского арианского рода.
Бой на реке Сестра
(швед. Slaget vid Systerbдck) — сражение состоявшееся 8 июля (19 июля) 1703 года (9 июля по шведскому календарю) в ходе Северной войны между русским отрядом под командование царя Петра I и шведским корпусом Абрахамом Крониортом. Закончилось полным поражением шведских войск.
Уваров, Фёдор Петрович
Фёдор Петро́вич Ува́ров (1773—1824) — боевой генерал, сперва служил в конно-гвардейском полку, а затем переведён в Смоленский драгунский полк.
Кольмарская операция
Введение 1 Предыстория 2 Расстановка сил 2.1 Союзники 2.2 Германия 3 Ход операции 4 Итоги Список литературы Кольмарская операция Введение Кольмарская операция (20 января – 9 февраля 1945) – стратегическая военная операция войск США и Франции против немецкой армии в ходе Второй мировой войны с целью ликвидации окружённой в районе Кольмара немецкой группировки.
Шведские казаки
(швед. svenska kosacker, Zelowskosacker, Zelows kosackkеr) — корпус лёгкой кавалерии в шведской армии, созданный в ходе русско-шведской войны 1788—1790 годов
Понятовский, Юзеф
Введение 1 Биография Список литературы Понятовский, Юзеф Введение Ю́зеф Понято́вский (Жозеф-Антуан Димитар Понятовский, Юзеф Антоний Дмитрий Понятовский; польск. Jуzef Antoni Poniatowski; 7 мая 1763, Вена — 19 октября 1813, Лейпциг) — польский князь и генерал, маршал Франции, племянник короля Польши Станислава Августа Понятовского.
Бой при Рейхенберге
План Введение 1 Накануне сражения 2 Силы противников и диспозиция 3 Ход сражения 4 После сражения Введение Бой при Рейхенберге - сражение у богемского города Рейхенберг (ныне Либерец) состоявшееся 21 апреля 1757 года в ходе Семилетней войны, в преддверии битвы под Прагой 6 мая того же года, между 14-тысячным прусским корпусом герцога Бевернского и приблизительно равным ему по силам австрийским корпусом графа Кёнигсегга, в котором австрийцы потерпели поражение.
Австралия в Первой мировой войне
План Введение 1 Австралия в войне 1.1 Битва при Галлиполи 2 Потери австралийских войск Введение Австралия вступила в Первую мировую войну 4 августа 1914 года, объявив войну Германии.
Вурмзер, Дагоберт Зигмунд
Вурмзер, Дагоберт Зигмунд Дагоберт Сигизмунд фон Вурмзер (нем. Dagobert Sigmund von Wurmser; 7 мая 1724(17240507) — 22 августа 1797) — австрийский генерал-фельдмаршал.
Главное управление Французской Республики
План Введение 1 История 2 Состав 3 Назначение Введение Главное управление Французской Республики (administration gйnйrale de la Rйpublique) – высший административный орган Французской Республики по Конституции Французской Республики, принятой в 1793 году.
Сербия тюрьма
Сербия — народное название несуществующей ныне женской тюрьмы, находившейся в Варшаве, Польша. История Варшавская женская тюрьма была построена в 1835 году вместе с главным корпусом другой тюрьмы Павяк и являлась её частью. Во время русско-турецкой войны 1877—1878 гг. (которая носила народное название «Сербская война») на территории женской тюрьмы Павяка находился военный госпиталь, поэтому позднее женская часть тюрьмы Павяк приобрела в народе название «Сербия».
Мемориал линкора Аризона
«Слёзы Аризоны» Мемориал линкора «Аризона» расположен в Пёрл-Харбор на месте гибели линкора, бетонная конструкция установлена над затонувшем корпусом корабля но не касается его. Мемориал построен в честь погибших 1177 человек на линкоре Аризона во время нападения японских сил на Пёрл-Харбор 7 декабря 1941 года.
Хэ Лун
(кит. 贺龙, 22 марта 1896 — 8 июня 1969), китайский военный деятель, маршал НОАК. Биография Родился в провинции Хунань в семье, принадлежавшей к этнической группе Туцзя. В период Китайской революции 1925—1927 гг. командовал 15-ой отдельной дивизией, затем 20-м корпусом Народно-революционной армии, прославился в Хэнаньской операции НРА против фэнтянских войск в мае 1927 г.
Толль, Юхан Кристофер
Юхан Кристофер Толль (швед. Johan Christopher Toll; 1 февраля 1743(17430201) — 21 мая 1817) — фельдмаршал Швеции, генерал-губернатор Сконе. Биография
Марков, Евгений Иванович
Евге́ний Ива́нович Ма́рков 1-й (1769—1828), генерал-лейтенант. Биография Из дворян Московской губернии. 5 декабря 1770 записан рядовым в Пермский пехотный полк. и 18 ноября 1772 произведён в прапорщики. 28 сентября 1779 произведён в поручики с переводом в Семипалатинский полевой батальон. 1 января 1786 определён в Курский пехотный полк с производством в капитаны.
Ионометрия и электродинамика
Глубокое знакомство с литературными источниками, посвященными ионометрии, выявляет фатальную склонность авторов использовать закон Нернста для объяснения абсолютно всех явлений ионометрического эксперимента.
Правило Аллена
У теплокровных животных (то есть животных, которые выделяют тепло в процессе обмена веществ), живущих в холодном климате, конечности меньше, чем у таких же животных, обитающих в более теплом климате.