Расчет теплового режима блока

Системы с принудительным воздушным охлаждением подразделяются на приточные, вытяжные и приточно – вытяжные. В нашем случае система является приточной.

Теплообмен в таких системах осуществляется следующим образом: тепловой поток Р выделяемый элементами нагретой зоны разделяется на две составляющие. Одна из них отбирается потоком протекающего воздуха, другая часть потока передается на корпус излучением через воздушную прослойку (считаем, что воздушная прослойка прозрачна для излучения). Часть тепла передается с корпуса воздушному потоку, другая часть конвекцией и излучением в окружающее пространство. Поверхность корпуса считаем изотермической. Поверхность нагретой зоны также изотермическая. Известными при анализе теплового режима являются: размеры нагретой зоны и корпуса, температура воздуха на входе охлаждающей системы и объемный расход воздуха в системе охлаждения . К неизвестным относятся: температура корпуса , температура нагретой зоны , температура воздуха на выходе охлаждающей системы .

Тепловая схема системы показана на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1

где - тепловая проводимость от нагретой зоны к корпусу излучением;

- тепловая проводимость окружающей среды;

- тепловая проводимость от корпуса к воздушному потоку;

- тепловая проводимость воздушного потока;

- температура окружающей среды;

.

 

Порядок расчета теплового режима описан в [4] стр. 170 -178.

Исходными данными являются:

Р=50 Вт – мощность рассеиваемая в блоке;

Р = 9,7 Вт - мощность рассеиваемая ячейкой КФС;

Р =10,1 Вт - мощность рассеиваемая ячейкой УСМ;

Р =9,5 Вт - мощность рассеиваемая ячейкой сервисных сигналов;

Р =10,3 Вт - мощность рассеиваемая ячейкой литера-косеканса;

Р =10,4 Вт - мощность рассеиваемая ячейкой вычислителя;

Мощность ячейки ПЗУ не берем в расчет, т.к. на ней стоит одна микросхема, которая потребляет всего 0,01 Вт.

L =0,145 м и L = 0,0115 м – размеры корпуса блока, перпендикулярные направлению продува;

L = 0,24 м - размеры корпуса в направлении продува;

S = 0,235·0,13=0,03 м - площадь поверхности платы УСМ
S = S = S = S = S - площади всех остальных плат.

К= 0,35 – коэффициент заполнения блока.

G= 0,00336 кг/с – массовый расход воздуха.

l = l = l = l = l =0 – расстояние в направлении движения воздуха от входного сечения до плат.

Т =313 К - температура охлаждающего воздуха на входе.

 

Расчет:

1.Определяем средний перегрев воздуха в блоке:

К

 

2. Определяем площадь поперечного в направлении продува сечения корпуса блока:

 

S= L · L = 0,145·0,115=0,0167 м

 

3. Находим m = 0,02 (рис.4.15 [2])

4. Находим m =6 (рис.4.16 [2])

5. Находим m =4,2 (рис.4.17 [2])

6. Находим m =1,15 (рис.4.18 [2])

7. Рассчитываем перегрев нагретой зоны:

 

К

 

8. Находим условную поверхность нагретой зоны:

 

S = 2·[ L · L +(L + L )· L ·К]=2·[0,145·0,115+(0,145+0,115)·0,24·0,35]=0,077 м

 

9. Находим удельную мощность нагретой зоны:

 

Вт/ м

10. Находим удельную мощность элементов (ФЯ):

=9,7 / 0,003= 323,3

=10,1 / 0,003= 336,7

=9,5 / 0,003= 316,7

=10,3 / 0,003= 343,3

=10,4 / 0,003= 346,7

11. Рассчитываем перегрев поверхности элементов (плат):

 

= 12,67 К; = 12,74 К; = 12,63 К; = 12,78 К; = 12,8 К

 

12. Рассчитываем перегрев окружающей элементы среды:

 

= 6,5 К; = 6,54 К; = 6,48 К; = 6,56 К; = 6,57 К

 

13.Определяем:

- температуру нагретой зоны Т = + Т = 28,98+313= 341,98 К (68,98 С)

- среднюю температуру воздуха в блоке Т = + Т = 7,44+313=320,44 К (44,7 С)

- температуру воздуха на выходе из блока Т = 2· + Т = 2·7,44+313=327,88 К (57,88 С)

- температуру поверхности элементов:

Т = + Т = 325,67 К (52,67 С)

Т = + Т = 325,74 К (52,74 С)

Т = + Т = 325,63 К (52,63 С)

Т = + Т = 325,78 К (52,78 С)

Т = + Т = 325,8 К (52,8 С)

- температуру воздуха у элементов:

Т = + Т = 319,5 К (46,5 С)

Т = + Т = 319,54 К (46,54 С)

Т = + Т = 319,48 К (46,48 С)

Т = + Т = 319,56 К (46,56 С)

Т = + Т = 319,57 К (46,57 С)

Из расчета видно, что температура в любой точке блока меньше предельно допустимой температуры t = 85 С наименее теплостойкого элемента, значит, в блоке, соблюдается нормальный тепловой режим.