 |
Выбор способов и методов теплозащиты, герметизации, виброзащиты и экранирования
|
|
|
|
Выбор способа теплозащиты
Для обеспечения нормального теплового режима необходимо выбрать такой способ охлаждения блока интерфейсных адаптеров (далее "блока"), при котором количество тепла, рассеиваемого в окружающую среду, будет равным мощности теплоты выделения блока, при этом также необходимо учесть теплостойкость элементной базы.
Расчет температуры всех входящих в блок элементов представляет собой чрезвычайно трудоемкий процесс. В связи с этим встает вопрос: для каких элементов необходимо рассчитывать температуру, чтобы с заданной достоверностью можно было судить о соответствии теплового режима всего блока требованиям технического задания.
Методика определения числа элементов РЭС, подлежащих расчету теплового режима, состоит в следующем [15]:
1. Задаемся вероятностью правильного расчета р.
Если вероятность p > 0,8, то можно остановиться на выбранном способе охлаждения. При вероятностной оценке 0,8 > р > 0,3 можно применить выбранный способ охлаждения, однако при конструировании РЭС обеспечению нормального теплового режима следует уделить тем больше внимания, чем меньше вероятность. При вероятности 0,3 > р > 0,1 не рекомендуется использовать выбранный способ охлаждения.
Исходя из вышеизложенного, задаемся вероятностью правильного расчета р > 0,8.
2.Определяем средний перегрев нагретой зоны.
Исходными данными для проведения последующего расчета являются:
- Kз- коэффициент заполнения по объему 0,6;
- суммарная мощность, рассеиваемая в блоке, Вт 30;
- давление окружающей среды, кПа 87;
- давление внутри корпуса, кПа 87;
|
|
|
- габаритные размеры корпуса, м 483х0,295х0,264;
- площадь i-го перфорационного отверстия, м2 0,472 
10-4;
- количество перфорационных отверстий 320.
Средний перегрев нагретой зоны перфорированного корпуса блока с естественным воздушным охлаждением определяется по следующей методике [16]:
1. Рассчитывается поверхность корпуса блока:
, (7.1)
где L1, L2 - горизонтальные размеры корпуса, м;
L3 - вертикальный размер, м.
Для разрабатываемой конструкции блока L1 = 0,483м, L2 = 0,295м, L3 = 0,264м. Подставив данные в (7.1), получим:
м2.
2. Определяется условная поверхность нагретой зоны:
, (7.2)
где kЗ - коэффициент заполнения корпуса по объему. В нашем случае kЗ = 0,6. Подставляя значение kЗ в (7.2), получим:
м2.
Определяется удельная мощность корпуса блока:
, (7.3)
где Р - мощность, рассеиваемая в блоке. Для разрабатываемого блока Р =30Вт. Тогда:
Вт/м2. 
3. Определяется удельная мощность нагретой зоны:
4.
. (7.4)
Вт/м2.
5. Находится коэффициент Q1 в зависимости от удельной мощности корпуса блока:
6.
(7.5)
.
7. Находится коэффициент Q2 в зависимости от удельной мощности нагретой зоны:
(7.6)
.
Определяется коэффициент КН1 в зависимости от давления среды вне корпуса блока:
, (7.7)
где Н1 - давление окружающей среды в Па. В нашем случае Н1 =87кПа. Подставив значение Н1 в (7.7), получим:
.
8. Определяется коэффициент КН2 в зависимости от давления среды внутри корпуса блока:
, (7.8)
где Н2 - давление внутри корпуса в Па.
Для перфорированного корпуса Н2=Н1 =87кПа. Тогда:
.
9. Рассчитывается суммарная площадь перфорационных отверстий:
, (7.9)
где Si - площадь i-го перфорационного отверстия. Для разрабатываемой конструкции Si =0,472см2, количество перфорационных отверстий - 320 шт. Подставив данные в (7.9), получим:
|
|
|
м2.
10. Рассчитывается коэффициент перфорации:
. (7.10)
.
11. Определяется коэффициент, являющийся функцией коэффициента перфорации:
. (7.11)
.
10. Определяется перегрев нагретой зоны:
. (7.12)
°С.
3. Для значений p = 0,95 и QЗ = 11,8 °С по графикам [рис.4.22, 15] находим значение допустимого перегрева элементов
Тэл(д). υэл(д) =30 °С, Тэл(д) = Тс + υэл(д) = 40+30 = 70 °С
4. Расчету подлежат те элементы РЭС, у которых Тэл k(д) < 70 °С.
Значения Тэл k(д) для элементной базы разрабатываемого блока приведены в таблице 7.1.
Таблица 7.1 - Значения допустимых температур элементов
| Тип элемента | Значение Тэл(д), °С |
| Резонатор | 130 |
| Конденсаторы: | |
| К10-17А | 85 |
| К53-4А | 85 |
| Резисторы: | |
| С2-23 | 75 |
| СП3-19А | 75 |
| ИМС: | |
| К1533 | 85 |
| К1401 | 70 |
| К590 | 75 |
| Диоды: | |
| КД522А | 125 |
| Д818Д | 130 |
| Транзисторы: | |
| КТ660А | 85 |
| Дроссели: | |
| ДМ-0,6 | 80 |
| ДМ-0,1 | 75 |
| Соединители | 75 |
Из таблицы 7.1 видно, что для всех элементов, кроме ИМС серии К1401, выполняется условие Тэл k(д) > 70 °С. Для ИМС серии К1401 проведем подробный тепловой расчет.
Для выбора способа охлаждения исходными данными являются следующие данные:
- суммарная мощность Рр, рассеиваемая в блоке, Вт 30;
- диапазон возможного изменения температуры
окружающей среды: микроклимат +20…+24°C (Тс мах, Тс мin)
и по ГОСТ 15150-69, °C +10…+40;
- пределы изменения давления окружающей среды:
Рмах, кПа (мм рт. ст.) 106,7 (800);
Pmin, кПа (мм рт. ст.) 84,0 (630);
- допустимая температура элементов
(по менее теплостойкому элементу), Тmax, °C +70;
- коэффициент заполнения по объему 0,6;
Выбор способа охлаждения часто имеет вероятностный характер, т.е. дает возможность оценить вероятность обеспечения заданного в техническом задании теплового режима РЭС при выбранном способе охлаждения, а также те усилия, которые необходимо затратить при разработке будущей конструкции РЭС с учетом обеспечения теплового режима.
Выбор способа охлаждения можно выполнить по методике [15]. Используя графики, характеризующие области целесообразного применения различных способов охлаждения и расчеты, приведенные ниже, проверим возможность обеспечения нормального теплового режима блока в перфорированном корпусе с естественным воздушным охлаждением.
|
|
|
Условная величина поверхности теплообмена рассчитывается по (7.2). Sп = 0,532м2.
Определив площадь нагретой зоны, определим удельную мощность нагретой зоны: плотность теплового потока, проходящего через поверхность теплообмена, рассчитывается по (7.4). qЗ = 56,4 Вт/м2.
Тогда: lg qЗ = lg 56,4 = 1,75.
Максимально допустимый перегрев элементов рассчитывается по (7.13)
, (7.13)
Тогда: 
По графикам [рис.2.35, рис.2.38, 15] для значений qЗ = 56,4 Вт/м2 и 
определяем, что нормальный тепловой режим блока в перфорированном корпусе с естественным воздушным охлаждением будет обеспечен с вероятностью p = 0,9. Так как полученное значение вероятности p > 0,8, то можно остановиться на выбранном способе охлаждения.
Более подробный расчет теплового режима проводится далее.
|
|
|
