Расчет стационарного режима блока РЭА при принудительном воздушном охлаждении

Тепловая модель блока РЭА с принудительным воздушном охлаждением аналогична модели, изображенной на рис. 2. Дополнительными исходными данными являются: мощность Q_В и КПД h_В вентилятора, расход охлаждающего воздуха С кг/с. Расчет теплового режима можно разделить на два этапа: этап 1 – определение коэффициентов теплоотдачи от модулей 1-го уровня; этап 2 – расчет температуры ЭРЭ.

Этап 1. Расчет коэффициентов теплоотдачи

1. Определяем площадь свободного сечения канала между двумя соседними модулями 1-го уровня на расстоянии x от входа охлаждающего потока воздуха. Обозначим через l_X размер стороны ПП модуля, параллельной направлению движения потока, а через l_Y – размер стороны платы, перпендикулярной направлению потока. Расстояние x определяется ЭРЭ, для которого производится тепловой расчет (рис. 1.11):

, (25)

где n _х – число ЭРЭ, расположенных в канале между платами в сечении х; Sэyi – площадь поперечного сечения 1-го ЭРЭ в сечении х.

2. Рассчитываем эквивалентный диаметр канала

, (26)

где – высота i-того ЭРЭ.

 

Рис. 11. Модель воздушного канала между двумя модулями (1) с элементами (2)

3. Определяем перегрев воздуха в сечении х канала:

– при приточной вентиляции

; (27)

– при вытяжной вентиляции

,

где – мощность j- того элемента, расположенного перед корпусом рассчитываемого элемента по направлению воздушного потока в воздушном канале; n_у – число таких элементов.

4. Определяем температуру воздуха в сечении х канала:

. (28)

5. Рассчитываем критерий Рейнольдса

, (29)

где n_в – коэффициент кинематической вязкости воздуха; ρ _в – плотность воздуха; N _п – число ПП в блоке. Величины n_В и ρ _В определяются при температуре воздуха t _В (см. табл. 3).

6. Определяем коэффициент теплоотдачи для канала в зависимости от типов корпусов ЭРЭ в сечении х:

– прямоугольные корпуса со штыревыми выводами:

; (30)

– цилиндрические корпуса:

; (31)

– плоские корпуса с планарными выводами:

, (32)

где l_в – коэффициент теплопроводности воздуха при температуре t _в (см. табл. 3).

7. Аналогично п. 1-6 определяем коэффициент теплоотдачи a₂ в соседнем канале, т.е. по другую сторону ПП, на которой расположен рассчитываемый элемент.

Этап 2. Расчет температуры поверхности корпуса микросхемы

Расчет температуры радиоэлемента производится по п. 1-5 этапа 3 анализа теплового режима блока РЭА при свободной конвекции (см. (21)—(24)).

На этом расчет теплового режима заканчивается.