Расчёт теплового режима

Целью расчета теплового режима является определение комплекса мероприятий, направленных на снижение тепловой нагрузки элементов.

Реальное РЭС в теплофизическом отношении представляет собой очень сложную систему с большим количеством источников тепла с границами неправильной формы. Полную систему уравнений теплообмена для реального аппарата часто невозможно не только решить аналитически, но и строго записать. В связи с этим, процессы, протекающие в реальном радиоэлектронном аппарате, схематизируют, принимают ряд упрощений и в результате получают тепловую модель аппарата, для которой и проводят расчет теплового режима.

В настоящее время наибольшее распространение получила схематизация процессов теплообмена, предложенная Г.Н. Дульневым. Сущность этого метода состоит в том, что пространство (плата, пакет плат) с радиоэлементами принимают за одно тело с изотермической поверхностью (нагретую зону), для которой и производится расчет теплового режима.

В зависимости от конструкции РЭС в нем могут быть выделены одна или несколько нагретых зон. С помощью этого метода определяют среднюю поверхностную температуру нагретой зоны. Расчет теплового режима РЭС заключается в определении по конструктивным данным температур нагретой зоны и поверхностей элементов. В ходе расчета определяют также температуры в других характерных зонах блока (воздуха, корпуса и т.п.).

Оценочный расчет теплового режима базового блока произведем при помощи программы TEPLO.EXE по методике ОСТ4 ГО.012.032. В качестве рассчитываемого элемента выберем транзистор MJE13007, максимальная температура которого составляет 150˚С.

Исходными данными для расчета теплового режима передатчика будут следующие:

герметичный тип корпуса;

габариты корпуса блока 115´90´55мм;

коэффициент заполнения корпуса 0.56;

мощность рассеиваемая нагретой зоной 5.45 Вт;

мощность рассеиваемая элементом 0,14 Вт;

максимально допустимая температура элемента 1500С (для устойчивой работы выберем её в пределах 1300С) ;

площадь поверхности транзистора 225 мм2.

Результаты расчетов теплового режима сведены в таблицу 6.1, а распределение рабочих температур изображено на рисунке 6.2 и 6.3.

Таблица 6.1 - Результаты теплового расчета

Тип корпуса: герметичный

N п/п

Параметр

Единицы измерения

Значения

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Площадь поверхности корпуса блока Площадь поверхности нагретой зоны Площадь поверхности элемента Мощность, рассеиваемая нагретой зоной Удельная мощность нагретой зоны Давление внутри корпуса блока Давление окружающей среды Коэффициент заполнения корпуса Средний перегрев нагретой зоны Средний перегрев воздуха в блоке Мощность, рассеиваемая элементом Удельная мощность элемента Перегрев поверхности элемента Перегрев среды, окружающей элемент Температура корпуса блока Температура окружающей среды Температура нагретой зоны Температура поверхности элемента Температура воздуха в блоке Температура среды, окружающей элемент

кв.м. кв.м. кв.м. Вт Вт/кв. м. кПа кПа - гр. Цельсия гр. Цельсия Вт Вт/кв. м. гр. Цельсия гр. Цельсия гр. Цельсия гр. Цельсия гр. Цельсия гр. Цельсия гр. Цельсия гр. Цельсия

0.043250 0.033328 0.000225 5.450 163.526 101.301 101.301 0.560 19.491 16.505 0.140 633.333 33.159 28.080 68.520 55.000 74.491 88.159 71.505 83.080

Рисунок 6.2

Рисунок 6.3

Анализ зависимости температуры элемента от внешней среды (рисунок 6.2 и 6.3) показывает, что даже при максимальной температуре внешней среды, равной 550С, температура элемента не превышает максимально допустимого значения. Таким образом, для обеспечения нормального функционирования блока достаточно герметичного корпуса без какого-либо охлаждения.

Интересное из раздела

История появления полупроводниковых интегральных схем
сентября 1958 года сотрудник фирмы Texas Instruments (TI) Джек Килби продемонстрировал руководству три странных прибора - склеенные пчелиным воском на стеклянно ...

Анализ и синтез САУ методом корневого годографа
- Изучение системы автоматического регулирования (САР). - Оценка качеств, характеристик САР (устойчивости, ошибки, переходного процесса) по различн ...

Проектирование железнодорожного узла связи на основе цифровой АТС Квант-Е
Цифровая система коммутации «Квант-Е» имеет модульное построение, распределенную коммутацию, децентрализованное программное управление и возможность централ ...