где - степень черноты боковой поверхности реальной нагретой зоны; e4 - степень черноты внутренней боковой поверхности кожуха в районе нагретой зоны.

Перейдем к рассмотрению конвективно-кондуктивного коэффициента. В области 2 у блоков с горизонтальным шасси (см. рис. 4-14) теплые слои воздуха располагаются выше холодных и конвекция отсутствует. В этом случае коэффициент теплопередачи области 2 2 СБя- . . зан с коэффициентом тепло- * . ,

проводнбсти \ воздуха •

в этой области зависимостью:

= Va. (4-46)

Воздушный зазор в области 4 не связан с величиной воздушного зазора между боковыми поверхностями реальной нагретой зоны и кожухом, поэтому, значение коэффициента теплопередачи через область 4 определяется ориентировочно. Величина коэффициента теплопередачи 4 приравнивается величине для блоков с горизонтальным расположением шасси или берется

равной среднеарифметическому значению коэффициентов теплопередачи и 2 для блоков с вертикальным шасси. Таким образом, полные коэффициенты теплопередачи от поверхностей условной нагретой заны к кожуху определяются:

а) для блоков с горизонтально расположенным шасси = k-]- ai, Л2 = вг/г + <Хла; /С4 = + «лэ;

Рис. 4-15. Схематическое изображение нагретой зоны блока в виде параллелепипеда с вертикально ориентированным шасси

Рис. 4-16. Схематическое изображение нагретой зоны блока в виде цилиндра с горизонтально ориентированным шасси

б) для блоков с вертикально расположенным шасси ~ + ocj; = К + ал2; = {К + 2)/2 + ал8.

Рассчитать коэффициенты теплопередачи и можно, используя выражение (4-9):

/, = ф.25- 5.25(1+4)--"]0.24з-/, f= 1. 2, "

где = 1,3 и jV = 1,0 для горизонтально и вертикально ориентированных шасси соответственно, а I =У tj.

Расчет тепловой характеристики блока проводится методом последовательного приближения. Исходя из реальной конструкции, рассчитывают условную нагретую зону. Задаются температурой перегрева кожуха и находят температуру перегрева Д4 нагретой зоны относительно окружающей среды, рассчитывают все тепловые проводимости от .зоны к кожуху и от кожуха к среде.

При расчете в первом приближении можно использовать выражение для ориентировочного определения тепловой проводимости от нагретой зоны к кожуху Оз = 23 (Li - 2L4) (Lg - 2L4).

При расчете во втором приближении задаются температурой нагретой зоны, полученной в результате расчета в первом приближении [tl). Определяют более точно все тепловые проводимости и по формуле (4-33) находят температуру, зоны во втором приближении [fj). Если /"отличается от tl более 10%, то проводят расчет в третьем приближении, при этом температура нагретой зоны принимается равной средней температуре между /3 и

Из выражения Р = Cg (4 - 4) находят мощность Р. В координатах (к " 4) = (Р) получают одну точку, соответствующую принятой A4i и найденной Р.

Далее задаются другим значением температуры перегрева кожуха, находят А42 и определяют соответствующее значение Р. Получают вторую точку тепловой характеристики. Строят характеристику и из нее находят температуру перегрева нагретой зоны при заданной мощности, рассеиваемой блоком. Если в результате расчета тепловой характеристики температура перегрева нагретой зоны получается больше допустимой, то решают вопрос об изменении системы охлаждения (введение перфораций, жалюзи и т. д.).

пример расчета тепловой характеристики блока при естественной конвекции. Исходные данные. Блок изготовлен в форме прямоугольного параллелепипеда. Габариты: длина Li - = 319 мм, ширина = 258мм, высота L3 = 194 мм. Размеры шасси 1х й 1 равны внутренним размерам кожуха. Шасси расположено горизонтально. Расстояние от верхней стенки кожуха до нагретой зоны = 40 мм, от нижней стенки до шасси = 20 мм. Высота нагретой зоны hs - 130 мм, толщина стенок кожуха /.4=2 мм. Все внутренние и наружные поверхности окрашены черной глифталевой эмалью, степень черноты которой е = 0,92. Температура окружающей среды = 20° С. Мощность, потребляемая от сети, Р = 130 вт.

Решение. 1. Предварительно рассчитаем геометрические размеры блока. Площадь крышки (цна) кожуха 5в = S„ = LL. = 0,319.0,258 = 0,082 м.

Площадь боковой поверхности Se = La-2 (Li -f Lg) = 0,194- 2. (0,319 + 0,258) = = 0,223 м\

Размеры шасси = L, - 2L, = 0,319 - 2- 0,002 = 0,315 м; 1„= L - 2L. = = 0,258 - 2.0,002 = 0,254 ж.

Площадь поверхности нагретой зоны в области 1 п 2 (верхняя и нижняя области, см. рис. 4-14) 5з1 = 8з2 = = 0,315.0,254 = 0,080 мК

Площадь поверхности внутренней части кожуха в области 1 и 2 = 2hi (Lj + -

- 4l4) -Ь (Li - 2L4) (Z.2 - 2L4) = 2-0,040 (0,319 + 0,258 - 4- 0,002) -Ь (0,319 - 2. 0,002) X X (0,258 - 2.0,002) = 0,126 м; 5кз = 2-0,020 (0,319 4-0,258 - 4.0,002) -Ь (0,319--

- 2.0,002) (0,258 - 2-0,002) = 0,103 м.

Площадь поверхности нагретой зоны в области 4 S3» = /г,- 2 (/, -}- /-) = 0,130. 2. (0,315+ -Ь 0,254) = 0,148 мК

Определяем по формуле (4-19) значения приведенных степеней черноты бп нагретой зоны в областях 1 я 2

+ \0,92 ) 0,1

0,92 \0,92 J 0,126 = 1 , / l Л 0.08 =

\0,92 ) 0.1

0,92 \.0,92 J 0.103

Из выражения (4-45) определяем степень черноты нагретой зоны в области 4 = = 0,875.0,865 = 0,752.

2. Используя формулу для ориентировочного определения тепловой проводимости от нагретой зоны к кожуху, определим о в первом приближении: •

. . . al = 22{L,-2L,){L,-2L,)=.

= 23 (0,319 - 2-0.002) (0,258 - 2.0,002) = 1,84 вт/ерад.

3. Задаемся температурой перегрева кожуха ©к == Ю град; при этом температура кожуха будет <к = 30° С. Определяющая температура tm = (к + W 2 = 25° С.

4. По формуле (4-7) находим конвективные коэффициенты теплоотдачи верхней (а. в), нижней (Ик. н) и боковой (сск.б) поверхности кожуха. Определяющий размер для верхней и нижней стенки кожуха Li = 0,319 м. Необходимоедля вычислений значение А з находим согласно следующим данным для воздуха: •

10 20 30 40 60 80 100 120 140 150 1,4 1,38 1,36 1,34 1,31 1,29 1,27 1,26 1,25 1,24

Для 25°С. Ла=.1,37 втЦмерад)\

30 - 20

Ок.]

1,3-1,37 (-у* =4,2 вт/{ж2-граа);

ак. н = 0,7.1,37 ( о;319° • вт/(лР-град).

ак.б= 1.37(-

Определяющий размер для боковых поверхностей Lg = 0,194 м;

30-20 у/4 д вт/(и;.гра9).

чение

0,194

5. По формуле (4-21) рассчитываем коэффициент лучеиспускания кожуха. Найдем зна-

f (tK. ic) = 5,67

/30-f273 \4 /20-f273 \4 V 100 j \ 100 j

30 - 20

«л = 0,92.6,05 = 5,57 етДжЗ.ераЗ).

6. Найдем полные коэффициенты теплоотдачи с поверхностей кожуха:

«в = «к. в + «л = 4.2 -Ь 5,57 = 9.77 вт/(м-град);

«н = Ок. н + «л == 2,27 -f- 5,57 = T.S4 вт/{л?-ерад);

at = «к. б -Ь «л = 3,7 -f- 5,57 = 9,27 ет1(м-град).

7. По формуле (4-40) находим тепловую проводимость кожуха

Ок = 9,77.0,082 + 7,84.0,082 -f 9,27.0,223 = 3,5 вт/град.

8. Из формулы (4-35) определяем температуру на. гретой зоны

tl= 20 + (30 20)(l-f-Ц)=49°С. .

9. Из уравнения (4-34) находим мощность, рассеиваемую в блоке:

t=tc + Р/ск, Р = С!к {tvi - tc) = 3,5(30 - 20) = 35 вт.

На этом заканчивается расчет в первом приближении.

10. Определим более точно величину Од. По формуле (4-9) находим конвективную составляющую коэффициента теплопередачи в верхней области 1:

= 6,05 втЦм-град);

%0 3.6 3,2 2,6 2,4 w

0,2 0,4 OJB 0,8 Рис.- 4-17. Зависимость /2 (6 )

l = YlJ = уо,31- 0,254 = 0,282 м; = (49 -f- 30): 2 = 39,5° С;

ki = Nh (VO Л5 VИз - tVK. Значения 4 для воздуха:

tm, "С

О 0,63

50 0.58

100 0,56

200 0,44

По графику (рис. 4-17) найдем = (6 ) для = 0,040 м (в нашем случае = 6):

/ii/;= 0,040 : 0,282 = 0,142; /2=2,!; fei= 1,3. 2,1.0,59(49 - 30): 0,040 = 7,&5вт/(м-град). .

Вследствие того что шасси расположено горизонтально в области 4, 4 = fe = = 7,5& вт/(м.град).

Из приложения 3 находим коэффициент теплопроводности воздуха и по выражению (4-46) вычисляем fea = 2,76. 10" : 0,020 = 1,38 вт1{м-град).