Расчет тепловой характеристики охладителя - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Оптимизация конструкции охладителя для полупроводниковых приборов. Расчет и построение тепловых характеристик охладителя для естественного и принудительного воздушного охлаждения радиатора. Исходные данные, параметры и тепловой режим работы охладителя.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Тольяттинский государственный университет
"Расчет тепловой характеристики охладителя"
по курсу "Конструкция электронных устройств"
где y и x - координаты средней точки ( y равен половине расстояния между ребрами охлаждения, а x - половине ширины ребра); Gr - критерий Грасгофа для рассматриваемой поверхности ребер охлаждения при температуре охлаждающей среды
где - коэффициент объемного расширения охлаждающей среды; - ускорение свободного падения; - длина ребра охлаждения; н - кинематическая вязкость охлаждающей среды.
Таким образом, две и более поверхности охлаждения имеют одинаковые условия теплообмена с окружающей средой, а, следовательно, и одинаковые расчетные критериальные уравнения и коэффициенты теплоотдачи, если у них один и тот же характерный геометрический размер и одна и та же температура окружающей среды ( или ).
В качестве критериального уравнения при расчете теплоотдачи свободной конвекцией удобнее всего использовать формулу М.А. Михеева
где C и n - коэффициенты, зависящие от произведения (), значения которых приведены в таблице 1.2.
С ростом тепловых нагрузок естественное воздушное охлаждение оказывается недостаточно эффективным и возникает необходимость принудительного обдува охладителя с помощью вентилятора. Вентилятор обеспечивает необходимые скорости движения воздушного потока у теплоотводящих поверхностей, в результате чего существенно возрастают значения коэффициентов теплоотдачи по сравнению с естественным охлаждением.
При принудительном воздушном охлаждении тепловой поток, отводящийся посредством теплового излучения незначителен и, при тепловом расчете охладителя, его, как правило, не учитывают.
Для выбора критериального уравнения по расчету критерия Нуссельта нужно определить критерий Рейнольдса
Все случаи теплоотдачи вынужденной конвекции желательно свести в три:
1) Движение охлаждающей среды вдоль плоской или цилиндрической поверхности. За характерный размер принимается длина; температура по которой определяются все физические свойства, это температура потока.
Рассчитанное значение критерия Рейнольдса сравниваем с критическим значением числа Рейнольдса, определяющего переход движения охлаждающей среды от ламинарного режима течения к турбулентному. При движении охлаждающей среды вдоль плоской или цилиндрической поверхности .
Если рассчитанной по уравнению (3.6) критерий Рейнольдса меньше , то режим течения охлаждающей среды ламинарный и критериальное уравнение имеет вид
Для турбулентного режима течения, когда
Коэффициент теплопроводности охлаждающей среды л и коэффициент кинематической вязкости н выбираются при температуре .
2) Протекание охлаждающей среды в трубах или каналах. Характерный геометрический размер: диаметр ( d ) для трубы и диаметр ( d г ) для канала, где - гидравлический диаметр канала с расстоянием между ребрами охлаждения b 1 ; - площадь поперечного сечения канала; - периметр поперечного сечения канала.
Где D - длина канала; л , н , Pr - соответственно коэффициент теплопроводности, кинематическая вязкость и критерий Прандтля охлаждающей среды, выбираемые из таблицы 1.3 - 1.5 при температуре .
где - критерий Прандтля охлаждающей среды, взятый при температуре поверхности охладителя ; - коэффициент, учитывающий изменение среднего коэффициента теплоотдачи по длине L трубы или канала, значения которого приведены в таблице 3.3.
При переходных режим течения охлаждающей среды () рекомендуется следующее критериальное уравнение
где k - табличный безразмерный коэффициент (таблица 2.2);
3) Протекание охлаждающей среды поперек. Характерный геометрический размер: - определяемый диаметром эквивалентного, поперечно обтекаемой поверхности, цилиндра.
Средний коэффициент теплоотдачи при поперечном обтекании охлаждающей средой вычисляется по следующему критериальному уравнению
где C и n коэффициенты, зависящие от величины числа Рейнольдса, и выбираются по таблице 3.5.
4. Расчет тепловой характеристики охладителя при естественном воздушном охлаждении
4.1 Разбиваем всю поверхность охладителя (рис.1.1) на поверхности с одинаковыми условиями охлаждения с окружающей средой и рассматриваем их площади.
Поверхность S 1 с характерным геометрическим размером D и температурой окружающей среды
Поверхность S 2 с характерным геометрическим размером D и температурой окружающей среды
Поверхность S 3 с характерным геометрическим размером D и температурой окружающей среды
Поверхность S 4 с характерным геометрическим размером D и температурой окружающей среды
Поверхность S 5 с характерным геометрическим размером H и температурой окружающей среды
Поверхность S 6 с характерным геометрическим размером д 2 и температурой окружающей среды
Поверхность S 7 с характерным геометрическим размером d 2 и температурой окружающей среды
Поверхность S 8 с характерным геометрическим размером f и температурой окружающей среды
4.2 Задаемся превышением температуры нагрева охладителя над температурой окружающей среды ? t s (шагом расчета). Шаг расчета выбираем в зависимости от требуемой точности построения тепловой характеристики охладителя - 10є C . То есть ? t s = 10є C .
4.3 Температура нагрева поверхности охладителя:
4.4 Рассчитываем коэффициент теплоотдачи с поверхности
где и - соответственно, коэффициенты теплоотдачи конвекцией и лучеиспусканием (тепловым излучением) с поверхности .
Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией с поверхности
где - коэффициент теплопроводности окружающей среды; - критерий Нуссельта, рассчитываемый по выбранному критериальному уравнению.
В качестве критериального уравнения используем формулу 3.5
Критерий Грасгофа рассчитываем по формуле 3.4
Определяем температуру в соответствии с которой будем выбирать физические параметры окружающей среды ()
Коэффициент объемного расширения для воздуха:
Остальные параметры окружающей среды берем из таблицы "Физические свойства сухого воздуха”, которая приведена в методическом пособии по курсовой работе:
В соответствии с произведением выбираем из таблицы 3.2 коэффициенты C 1 = 0,54 и n 1 = 0,25
Определяем коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием с поверхности
где - постоянная Больцмана; - степень черноты полного излучения поверхности охладителя. Для меди
Получаем коэффициент теплоотдачи с поверхности S 1
4.5 Рассчитываем коэффициент теплоотдачи с поверхности
Определяем температуру окружающей среды в пространстве между ребрами охлаждения с толщиной д 1 и д 2 ( рис.1.1) по формуле (3.2)
где выбираем по таблице 3.1, в зависимости от
Рассчитываем определяющую температуру
Определяем физические параметры охлаждающей среды (.
Коэффициент объемного расширения для воздуха
Параметры окружающей среды для плоскости S 2
Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией
Рассчитываем коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием
где - коэффициент взаимооблученности ребер охлаждения для поверхности .
Получаем коэффициент теплоотдачи с поверхности S 2
4.6 Рассчитываем коэффициент теплоотдачи с поверхности
где и - соответственно, коэффициенты теплоотдачи конвекцией и лучеиспусканием.
Определяем температуру окружающей среды в пространстве между ребрами охлаждения с толщиной д 2 ( рис.1.1)
Рассчитываем определяющую температуру
По таблицам выбираем физические параметры охлаждающей среды
Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией
Рассчитываем коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием
- коэффициент взаимооблученности ребер охлаждения для поверхности .
Получаем коэффициент теплоотдачи с поверхности S 3
4.7 Рассчитываем коэффициент теплоотдачи с поверхности
где и - соответственно, коэффициенты теплоотдачи конвекцией и лучеиспусканием.
Определяем температуру окружающей среды в пространстве отверстий для закрепления охладителя ( рис.1.1)
Рассчитываем определяющую температуру
По таблицам выбираем физические параметры охлаждающей среды
Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией
Рассчитываем коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием
Получаем коэффициент теплоотдачи с поверхности S 4
4.8 Рассчитываем коэффициент теплоотдачи с поверхности
где и - соответственно, коэффициенты теплоотдачи конвекцией и лучеиспусканием.
Рассчитываем определяющую температуру
и выбираем физические параметры охлаждающей среды:
Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией
Рассчитываем коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием. В данном случае теплоотдача происходит непосредственно в окружающую среду, как и в случае теплообмена с поверхностью . Поэтому = (уравнение 1.18).
Получаем коэффициент теплоотдачи с поверхности S 5
4.9 Рассчитываем коэффициент теплоотдачи с поверхности
и определяем по ней физические параметры охлаждающей среды:
Рассчитываем коэффициент теплоотдачи конвекцией
Определяем коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием (формула 1.18).
Получаем коэффициент теплоотдачи с поверхности S 6
4.10. Рассчитываем коэффициент теплоотдачи с поверхности
и определяем по ней физические параметры охлаждающей среды:
Рассчитываем коэффициент теплоотдачи конвекцией
Определяем коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием (формула 1.18).
Получаем коэффициент теплоотдачи с поверхности S 7
4.11. Рассчитываем коэффициент теплоотдачи с поверхности
и определяем по ней физические параметры охлаждающей среды:
Рассчитываем коэффициент теплоотдачи конвекцией
Определяем коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием (формула 1.18).
Получаем коэффициент теплоотдачи с поверхности S 7
4.12. Рассчитываем тепловую мощность, отдаваемую с каждой поверхности охладителя
4.13. Определяем полную тепловую мощность, отдаваемую с поверхности охладителя
4.14. Задаемся следующим значением превышения температуры нагрева поверхности охладителя над температурой окружающей среды и аналогично повторяем расчет (п. п.4.3 - 4.13.). Результаты расчетов для каждой температуры (до t s = 100єC) заносим в таблицу 4.1.
К расчету тепловой характеристики охладителя при естественном охлаждении
4.15. Строим тепловую характеристику охладителя при естественном охлаждении (рис 4.1)
Рисунок 4.1 Тепловая характеристика охладителя при естественном воздушном охлаждении.
тепловая характеристика охладитель радиатор
где - гидравлический диаметр канала с расстоянием между ребрами охлаждения b 1 ; - площадь поперечного сечения канала; - периметр поперечного сечения канала.
значит режим протекания охлаждающей среды переходный. Критериальное уравнение
где k 1 - табличный безразмерный коэффициент (таблица 3.4);
Возьмем критерий Прандтля охлаждающей среды для температуры поверхности охладителя .
Вычисляем коэффициент теплоотдачи конвекцией для поверхности S 2
5.6 Рассчитываем коэффициент теплоотдачи конвекцией с поверхности
где - гидравлический диаметр канала с расстоянием между ребрами охлаждения b 2 ; - площадь поперечного сечения канала; - периметр поперечного сечения канала.
значит режим протекания охлаждающей среды переходный. Критериальное уравнение
Вычисляем коэффициент теплоотдачи конвекцией для поверхности S 3
5.7 Определяем коэффициент теплоотдачи с поверхности
где - характерный геометрический размер для поперечно обтекаемой поверхности, определяемый диаметром эквивалентного ей цилиндра
Средний коэффициент теплоотдачи при поперечном обтекании охлаждающей средой вычисляется по следующему критериальному уравнению
где C и n коэффициенты зависят от величины числа Рейнольдса и выбираются по таблице 3.5.
Выбираем коэффициенты для критериального уравнения
Вычисляем коэффициент теплоотдачи конвекцией для поверхности S 4
5.8 Рассчитываем тепловую мощность, отдаваемую с каждой поверхности
5.9 Определяем полную тепловую мощность, отдаваемую всей поверхностью охладителя
5.10. Задаемся следующим значением превышения температуры нагрева поверхности охладителя над температурой окружающей среды и аналогично повторяем расчет (п. п.5.3 - 5.9). Результаты расчетов для каждой температуры (до t s = 100єC) заносим в таблицу 5.1.
К расчету тепловой характеристики охладителя при принудительном охлаждении.
5.11. Строим тепловую характеристику охладителя при принудительном охлаждении (рис.5.1)
Рисунок 5.1 Тепловая характеристика охладителя при принудительном охлаждении.
1. Медведев, В.А. Конструирование преобразователей: учеб. пособие / В.А. Медведев. - Тольятти: ТГУ, 2014. - 164с.
2. Медведев, В.А. Расчет тепловых характеристик охладителей для полупроводниковых приборов: учебно-методическое пособие по курсовому проектированию / В.А. Медведев. - Тольятти: ТГУ, 2015. - 26с.
Создание радиоэлектронных аппаратов, расчет теплового режима. Выбор конструкции и расчет параметров радиатора. Коэффициент теплоотдачи радиатора. Расчет теплового режима блока. Выбор системы охлаждения. Зависимость перегрева корпуса от удельной мощности. курсовая работа [1,9 M], добавлен 18.02.2013
Методика проектирования маломощного стабилизированного источника питания, разработка его структурной и принципиальной схем. Расчет и выбор основных элементов принципиальной схемы: трансформатора, выпрямителя, фильтра, стабилизатора и охладителя. курсовая работа [1,6 M], добавлен 02.09.2009
Конструкционные проблемы теплового режима металлических пленок бескорпусных полупроводниковых интегральных микросхем: диаграмма нагрева и расчет надежности эскизного проекта. Интенсивность отказов конструкции и структуры проводника металлизации. реферат [1,2 M], добавлен 13.06.2009
Технологический маршрут производства полупроводниковых компонентов. Изготовление полупроводниковых пластин. Установка кристаллов в кристаллодержатели. Сборка и герметизация полупроводниковых приборов. Проверка качества и электрических характеристик. курсовая работа [3,0 M], добавлен 24.11.2013
Классификация, структура, принцип работы, обозначение и применение полупроводниковых диодов, их параметры. Расчет вольтамперных характеристик при малых плотностях тока. Особенности переходных характеристик диодов с р-базой. Методы производства диодов. курсовая работа [923,5 K], добавлен 18.12.2009
Изучение конструкции и принципов работы опто-электрических полупроводниковых преобразователей энергии. Наблюдение специфического отличия статических характеристик приборов от просто полупроводниковых аналогов на примере оптоэлектронной пары (оптронов). лабораторная работа [636,9 K], добавлен 24.06.2015
Назначение, конструкция и принцип работы тепловых расходомеров. Расчёт чувствительного элемента датчика, преобразователей. Структурная схема измерительного устройства. Выбор аналогово-цифрового преобразователя и вторичных приборов, расчет погрешности. курсовая работа [906,9 K], добавлен 24.05.2015
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Расчет тепловой характеристики охладителя курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Художник Иллюстратор Детских Книг Рачев Реферат
Как Писать Реферат Образец
Обработка Информации Реферат
Сайт Фипи Декабрьское Сочинение
Курсовая Работа Маркетинговое Исследование Рынка
Реферат: Term Paper Ice Magic Essay Research Paper
Реферат по теме Я родом не из детства – из войны (по военной поэзии Ю. Друниной)
Отчет по практике по теме Организация работы предприятия СРФ ООО СК 'Согласие'
Дипломная Работа На Тему Развитие Профессиональной Компетентности Педагогов Посредством Системы Управления
Реферат: Утренняя гимнастика. Как предупредить плоскостопие. Скачать бесплатно и без регистрации
Дипломная работа: Разработка нового предприятия общественного питания
Новиков Диссертация
Развитие Русского Языка Сочинение
Как Ставить Сноски В Дипломной Работе
Реферат Титульный Лист Образец Пгпи
Курсовая работа: Изучение эпохи бронзы Уральского региона в работах Б.Г. Тихонова. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа по теме Работоспособность человека и методы ее повышения
Доклад: Основные особенности услуг как объекта маркетинговой деятельности
Контрольная Работа На Тему Товароведная Характеристика Пушно-Меховых Товаров И Материалов, Используемых Для Изготовления Одежды
Виды штукатурки
Правовая и нормативная база функционирования фондового рынка в России - Государство и право курсовая работа
Хвостатые земноводные - Биология и естествознание реферат
Понятие преступления и его виды - Государство и право курсовая работа