ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.03.2024
Просмотров: 18
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Практическая работа № 14
Тема: Расчёт радиатора
Цель: Отработать навыки в расчёте и выборе радиатора.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ:
Общие сведения.
Теплопроводность – это способность тела передавать теплоту от точек с более высокой температурой к точкам с более низкой температурой. Теплопровдность определяется величино й тепловой проводимости ( 1/ R/t ).
Радиаторами называют устройства, предназначенные для отвода теплоты от отдельных сильно нагревающихся устройств в окружающее пространство.
Требования к радиаторам:
- минимальное тепловое сопротивление в месте контактирования источника тепловой энергии с радиатором;
- максимально возможная поверхность радиатора , отдающая теплоту в окружающее пространство;
- минимальное тепловое сопротивление радиатора;
Известные конструкции радиаторов:
- штырьковый;
- в виде пластин с рёбрами;
- пластины без рёбер;
Наибольшей поверхностью и теплоотдачей обладает штырьковый, затем пластинчатый с рёбрами.
Для обеспечения малого теплового сопротивления между корпусом мощного транзистора и радиатором необходимо создать большую площадь соприкосновения между ними. С этой целью поверхность радиатора в месте соприкосновения с корпусом транзистора тщательно обрабатывают, чтобы микронеровности поверхности не сокращали резко фактическую площадь теплового контакта. Для улучшения теплового контакта дополнительно вводят прокладку из мягкого и хорошо теплопроводящего материала(отожжённая медь) или специальные теплопроводящие пасты.
РАСЧЁТ РАЗМЕРОВ ПОВЕРХНОСТИ РАДИАТОРА И ПРЕВЫШЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
Исходные данные:
-температура окружающей среды tc
-мощность рассеиваемая транзистором Р (VT), Вт
-требуемая мощность с теплоотводом Рвых, Вт
-тепловое сопротивление коллекторный переход-корпус транзистора Rпк, задаётся в ТУ
-условия теплового контакта – без прокладок и пасты
-допустимая температуо ра коллекторного перехода или корпуса транзистора tпер.max,
-средний перегрев поверхности радиатора
-условия охлаждения (естественная конвекция, принудительное охлаждение)
РАСЧЁТНЫЕ ФОРМУЛЫ:
Тепловое сопротивление тела в общем случае определяется по формуле
RT= / S т ( 1)
Где - длина тела, м
S – площадь поперечного сечения тела, м
- коэффициент теплопроводности материала тела, Вт/ (м * град) смотри Таблицу-1
Таблица-1 Значения коэффициента теплопроводности
Мате- риал | Медь | Алюми ний | Сталь | Слюда | Пласт масса | Картон | Пено пласт | Воздух |
| 390 | 208 | 45 | 0,58 | 0,44 | 0,23 | 0,05 | 0,025 |
Тепловое сопротивление места теплового контакта корпуса мощного транзистора без прокладок и пасты определяется по приближённой формуле
Rlт = 2,2/ Sк (2)
Где Rlт – тепловое сопротивление места теплового контакта, град/Вт
Sк – площадь контактной поверхности двух тел
Мощность, отдаваемая за счёт теплопроводности однородным телом с постоянным сечением определяется по формуле:
Рт = (3)
Где - разность температур между концами проводящего тела (или превышение температуры), град
Rt – тепловое сопротивление
Используя формулу (3) можно найти превышение температуры корпуса транзистора (
над температурой радиатора в месте установки транзистора
tl = РvT RlT (4)
Где РvT - мощность, выделяемая в транзисторе,(задаётся в ТУ на транзистор или в справочнике);
RlT – тепловое сопротивление контактной поверхности радиатора с корпусом транзистора, град/ Вт;
РАСЧЁТ РАЗМЕРОВ РАДИАТОРА- ПЛАСТИНЫ
Для предварительной оценки величины теплообменной поверхности Sпл радиатора-пластины используется график, изображённый на Рисунке -1.
График построен для условий естественной конвекции при нормальном давлении и толщине пластины (2-3)мм
Площадь радиаторной пластины равна Sр = S плто/2 (5)
Площадь, занимаемую транзистором, не вычитают из общей поверхности теплообмена. Расчёт производится для двух случаев :
1 С учётом излучения
2 Без учёта излучения
Окончательно размеры радиатора выбирают с некоторым запасом (20-30 )
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ:
1 Получить задание на расчёт, печатный узел РЭС с вариантом теплоотвода
2 Выпишите в отчётныё лист исходные данные для вашего варианта из Приложения А
3 Произведите обоснованный выбор типа радиатора. При выборе учитываются: - требуемая выходная мощность Рвых
- допустимые габариты радиатора в конструкции изделия
- условия охлаждения (естественная конвекция, принудительное охлаждение)
4 Произведите расчёт площади радиатора Sр по формуле (5) для двух случаев
-
С учётом излучения -
Без учёта излучения
Выберите окончательную площадь с учётом запаса 20-30
Рассчитайте по формуле (2) тепловое сопротивление контакта без прокладок и пасты (Rlт)
Рассчитайте по формуле (4) превышение температуры корпуса транзистора ( ) над температурой радиатора в месте установки транзистора.
5 Сделайте выводы
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА
1 Тема, цель работы.
2 Краткое содержание хода работы.
3 Эскиз рассчитанного радиатора.
4 Данные расчётов.
5 Выводы по работе.
6 Письменные ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы:
1 Перечислите основные требования к радиаторам.
2 Приведите примеры основных видов конструкций радиаторов.
3 Обоснуйте, какой вид конструкции радиатора обладает наилучшей теплоотдачей .
Литература:
Фрумкин Г.Д. «Расчёт и конструирование радиоаппаратуры» §16.2 с.445-447
| | | |
| | | |
| | | |
| | | |
| | | |
0 2 10 20 Р,Вт
Рисунок 1- График для определения поверхности теплообмена пластины(сплошные линии- с учётом излучения, пунктирные – без учёта излучения)
Приложение А
Номер варианта | Темпера- тура t окружающй среды | Максим. мощность транзи стора | Требуемая выходная мощность радиатора Р вых | Тепловое сопротивление коллект.перехода | Допустим. температура корпуса транзистора | Средний перегрев корпуса радиатоа |
1 | 20 | КТ801/5 | 10 | 20 | 150 | 20 |
2 | 40 | | 25 | 8 | 150 | 40 |
3 | 50 | | 15 | | 125(100) | 60 |
4 | 20 | | 25 | 20 | 150 | 20 |
5 | 40 | | 10 | 8 | 150 | 40 |
6 | 50 | | 20 | | 125(100) | 60 |
7 | 20 | | 10 | 20 | 150 | 20 |
8 | 40 | | 15 | 8 | 150 | 40 |
9 | 50 | | 25 | | 125(100) | 60 |
10 | 20 | | 15 | 20 | 150 | 20 |