Программа расчета температуры в узлах тепловой схемы
Теплофизическое проектирование теплонагруженных узлов радиоэлектронных средств. Разработка системы инженерного расчета средств охлаждения электронной аппаратуры. Расчёт теплового режима элементов, установленных в непосредственной близости от теплоотвода.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | практическая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.01.2020 |
| Размер файла | 581,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Программа расчета температуры в узлах тепловой схемы
Разработчики: Юрков Н.К.
Горячев Н.В., Бростилов С.А.Рыбаков И.М., Трусов В.А.
1. Функциональное назначение продукта, область его применения, его ограничения
Продукт предназначен для использования в процессе теплофизического проектирования теплонагруженных узлов радиоэлектронных средств (РЭС).
Данная программа позволяет производить расчет температуры в узлах тепловой схемы. Тепловая схема и ее математическая модель основывается на известном методе электротепловой аналогии. При этом по аналогии, напряжение заменяется на температуру (), ток на мощность (), а сопротивление заменяется тепловым сопротивлением () с размерностью °C/Ватт. Таким образом, тепловой аналог закона Ома имеет вид:
(1)
Рассмотрим случай теплового расчёта полупроводникового электрорадиоизделия (ЭРИ), для обеспечения его нормального теплового режима необходимо, чтобы температур кристалла () не превышала допустимую, а в лучшем случае была ниже на 25%. Для примера будем считать, что полупроводниковый ЭРИ является интегральной микросхемой (ИМ) в стандартном корпусе с металлическим фланцем ТО-220. При отсутствии теплоотвода тепловая схема ИМ примет вид показанный на рисунке 1.
Рисунок 1 - Тепловая схема ИМ без теплоотвода
- температура кристалла; - мощность рассеиваемая кристаллом; - тепловое сопротивление криссталл-окружающая среда; - температура окружающей среды
Пусть рассеиваемая кристаллом мощность составляет 5 Ватт, = 50°C/Ватт, а температура окружающей среды 25°C. Тогда, согласно (1) температура кристалла равна:
°C (2)
Расчёт (2) показывает, что температура кристалла значительно превышает температуру допустимую для полупроводника. Изменить ситуацию поможет установка ЭРИ на теплоотвод.
При установке ЭРИ на теплоотвод претерпит изменения тепловая схема, которую, в этом случае необходимо дополнить следующими тепловыми сопротивлениями:
- тепловое сопротивление кристалл - корпус. Параметр указывается в технических характеристиках ЭРИ;
- тепловое сопротивление корпус-теплоотвод;
- тепловое сопротивление теплоотвод-окружающая среда. Параметр приводится в технической документации на теплоотвод.
Особое внимание из перечисленных выше сопротивлений следует уделять . Это сопротивление зависит от теплопроводности среды между корпусом ЭРИ и теплоотводом. Разная степень чистоты обработки поверхностей металлического фланца ЭРИ и теплоотвода приводит к возникновению воздушного зазора между ними. Как известно воздух обладает невысокой теплопроводностью поэтому необходимо заполнить зазор каким-либо материалом, обладающим высоким коэффициентом теплопроводности. Для этой цели используют теплопроводные пасты или прокладки. В качестве прокладки может использоваться слюда, теплопроводная электроизоляционная силиконовая прокладка, а также теплопроводная паста или клей заполняющие воздушный зазор. Современные силиконовые прокладки, в частности широко известные “Номакон” марки КПТД обладают коэффициентом теплопроводности при разных условиях эксплуатации 0,8-1,5 Вт/(м*°C) [1]. Наряду с силиконовыми прокладками часто используются теплопроводные пасты. Так самая распространенная в нашей стране паста КПТ-8 имеет коэффициент теплопроводности 0,75 Вт/(м*°C). При известном значении коэффициента теплопроводности несложно получить тепловое сопротивление корпус-теплоотвод:
(3)
где L - толщина прокладки;
- коэффициент теплопроводности;
S - площадь одной стороны прокладки.
Тепловая схема при установке ИМ на теплоотвод примет вид показанный на рисунке 2.
Рисунок 2 - Тепловая схема ИМ установленой на теплоотвод, - температура теплоотвода
тепловой инженерный охлаждение радиоэлектронный
Исходя из (1) температура кристалла для схемы показанной на рисунке 2 определяется как:
Таким образом, найдём и при тех же исходных данных что и в (2), дополнительно приняв - 3°C/Ватт, - 4°C/Ватт, - 0,4°C/Ватт:
°C (3)
где - максимально допустимая температура кристалла ЭРИ указанная в ТУ.
Из расчёта (3) видно, что температура кристалла ЭРИ установленного на теплоотвод значительно ниже, чем без него и составляет 62°C. Такое значение температуры позволяет считать, что полупроводниковый ЭРИ работает в нормальном температурном режиме.
Используя тепловую схему, показанную на рисунке 2 несложно рассчитать и температуру перегрева теплоотвода, которая составит:
°C (4)
Рисунок 3 - Алгоритм программы
Значение температуры перегрева теплоотвода необходимо для последующего расчёта теплового режима элементов, установленных в непосредственной близости от теплоотвода.
На представленном выше расчете основана работа предлагаемой программы, алгоритм ее функционирования приведен на рисунке 3.
Главное окно программы показано на рисунке 4.
Рисунок 4 - Главное окно программы
Пользуясь результатом работы программы, конструктор имеет возможность оценки температурного состояния всех узлов схемы и принимает решение о выборе типа теплоотвода с заданным . Такой выбор осуществляется из номенклатуры унифицированных типов теплоотводов, выпускаемых промышленностью. Если ни один из существующих типов не подходит, на основе требуемого значения проводится расчёт геометрическим параметров теплоотвода в соответствии с известными методиками. Разработанная программа успешно апробирована. В ходе апробации был сделан вывод, что программа, при соответствующей модернизации, способна послужить основой для системы инженерного расчета средств охлаждения электронной аппаратуры.
2. Используемые технические средства
Для эксплуатации данного программного продукта особых требований к компьютерной технике не предъявляется. Операционная система Windows 7, свободное пространство на жестком диске не менее 500 Мб, оперативная память 1024 Мб. Программа разработана в среде Delphi 7: объем разработки - 583 168 байт.
3. Ограничения использования программы
Ограничений на использование программы нет
4. Специальные условия и требования организационного, технического и технологического характера
Специальные условия применения, а также требования организационного, технического и технологического характера не предусмотрены.
Размещено на allbest.ru
...Подобные документы
Определение расхода охладителя для стационарного режима работы системы и расчет температуры поверхностей стенки со стороны газа и жидкости. Расчет линейной плотности теплового потока, сопротивления теплопроводности, характеристик системы теплоотвода.
курсовая работа [235,2 K], добавлен 02.10.2011Анализ существующих типов закладных устройств и способов их обнаружения. Построение модели для расчета теплового поля поверхности земли. Демаскирующие признаки взрывных устройств. Тепловой вид неразрушающего контроля и теплофизическое описание дефектов.
курсовая работа [829,7 K], добавлен 19.06.2014Исследование схемы системы, набора необходимых для расчета исходных данных. Методика гидравлических и тепловых расчетов применительно к системе охлаждения ДВС, в которой радиатор выполнен в виде системы с гидравлически параллельно-соединенных трубок.
курсовая работа [398,7 K], добавлен 03.03.2015Тепловые режимы радиоэлектронных средств (РЭС). Методика теплового моделирования блока РЭС на основе модели однородного анизотропного тела. Параметры модели пакета РЭС. Выделение элементарной тепловой ячейки и составление схем теплопередачи в ней.
курсовая работа [314,6 K], добавлен 15.12.2011Особенности разработки схемы теплового контроля водяного котла утилизатора КУВ-35/150, способы организации процесса регулирования питания. Этапы расчета узла измерения расхода сетевой воды за котлом. Анализ функциональной схемы теплового контроля.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 15.01.2013Метод расчета параметров измерительного механизма магнитоэлектрической системы, включенного в цепь посредством шунта. Определение мощности вольтметра и амперметра. Измерение активной мощности в цепях трехфазного тока. Выбор измерительной аппаратуры.
курсовая работа [647,1 K], добавлен 26.04.2014Применение котлоагрегата в работе тепловой электростанции. Задачи конструктивного и поверочного расчета котла. Теплота сгорания смеси топлив и их характеристики. Объёмы воздуха и продуктов сгорания, энтальпия. Расчёт теплового баланса парогенератора.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 04.11.2009Выполнение теплового расчета стационарного парового котла. Описание котельного агрегата и горелочных устройств, обоснование температуры уходящих газов. Тепловой баланс котла, расчет теплообмена в топочной камере и конвективной поверхности нагрева.
курсовая работа [986,1 K], добавлен 30.07.2019Конструкция теплообменного аппарата водно-воздушного теплообменника. Использование аппарата в системе охлаждения контура охлаждающей воды системы аварийного охлаждения контура охлаждающей воды теплового двигателя. Выбор моделей вентиляторов и насосов.
курсовая работа [177,5 K], добавлен 15.12.2013Характеристика тепловой нагрузки. Определение расчётной температуры воздуха, расходов теплоты. Гидравлический расчёт тепловой сети. Расчет тепловой изоляции. Расчет и выбор оборудования теплового пункта для одного из зданий. Экономия тепловой энергии.
курсовая работа [134,1 K], добавлен 01.02.2016Разработка электрической части ТЭЦ и релейной защиты силового трансформатора. Рассмотрение вопросов выбора и расчета теплового оборудования, системы питания собственных нужд, охраны труда и расчета технико-экономических показателей электрической станции.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 09.03.2012Расчет теплового режима блока в герметичном корпусе с внутренним перемешиванием. Средняя скорость перемешивания воздуха в блоке. Коэффициенты, зависящие от атмосферного давления окружающей среды. Определение перегрева нагретой зоны и удельной мощности.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 26.02.2015Уравнение теплового баланса. Переходный процесс в преобразователе при скачкообразном изменении температуры. Материалы, применяемые для термопар. Удлинительные термоэлектроды, измерительные цепи, погрешности термопар. Терморезисторы, основы их расчета.
реферат [1,4 M], добавлен 29.01.2011Общая характеристика котла, его конвективной шахты. Описание основных параметров парообразующих поверхностей нагрева. Устройство пароперегревателя. Рекомендации по проведению теплового расчета, анализ полученных результатов. Составление баланса.
курсовая работа [567,7 K], добавлен 17.02.2015Краткая характеристика общего конструктивного оформления спроектированной турбины, ее тепловой схемы и основных показателей. Выбор дополнительных данных для расчета турбины. Тепловой расчет нерегулируемых ступеней. Механические расчеты элементов турбины.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 01.12.2014Определение зависимости изменения температуры масла от температуры окружающей среды при номинальной нагрузке. Проведение расчета системы обеспечения микроклимата ячеек комплектного распределительного устройства 6-10 кВ, смонтированного в отдельных шкафах.
методичка [241,9 K], добавлен 01.05.2010Разработка технологической схемы нагревателя и описание работы его узлов. Расчёт мощности и параметров электродов. Разработка схемы электроснабжения и выбор проводников. Выбор, расчет, программирование и настройка элементов схемы управления нагревателя.
курсовая работа [404,5 K], добавлен 24.11.2010Методика расчета надёжности схемы внутреннего электроснабжения насосной станции несколькими способами. Показатели надёжности элементов сети. Нахождение вероятности отказа для различных элементов. Порядок составления системы дифференциальных уравнений.
контрольная работа [621,4 K], добавлен 22.08.2009Характеристика секционных печей. Особенности теплопередачи, нагрева металла. Теплообмен в рабочем пространстве печи. Нагрев труб в секции. Расчет горения топлива, тепловой баланс печи. Результаты расчета теплового баланса. Размеры и параметры печи.
курсовая работа [377,3 K], добавлен 07.08.2013Особенности расчета параметров схемы замещения ЛЭП. Специфика выполнения расчета рабочего режима сети с учетом конденсаторной батареи. Определение параметров рабочего режима электрической сети итерационным методом (методом последовательных приближений).
курсовая работа [890,7 K], добавлен 02.02.2011
