Расчет ребристого радиатора

Реферат





Тема:

"Расчет ребристого радиатора"

































2009


Расчёт ребристого радиатора при естественном воздушном охлаждении для транзистора 2Т808А заданной мощности 15 Вт



Задаем исходными данными:

а) мощность транзистора, Р, 15 Вт;

б) температура окружающей среды, Тс, 30 °С;

в) максимально допустимая температура перехода, Тп, 150°С

г) тепловое контактное сопротивление между переходом и корпусом, Rпк, 2°С / Вт;

д) тепловое контактное сопротивление корпус – теплоотвод Rкр, 0.5С / Вт;

Необходимо сопоставить максимальную мощность рассеяния транзистора при допустимой температуре р-п перехода Тп, температуре среды Тс и тепловом контактном сопротивлении Rпк с заданной мощностью транзистора



Рмах=(Тп-Тс)/Rпк				(1)



Рмах=(150–30)/2=60 Вт

Если заданная мощность Р превышает Рмах, то данный транзистор на заданную мощность применять нельзя.

Рассчитываем тепловое сопротивление радиатора Rр исх, °С/Bт;



Rр исх=q · [(Тп-Тс) – P (Rпк+Rкр)]/Р,			(2)



Rр исх=0,96 · [(150–30) – 15 (2+0,5)]/15=6.72°С/Bт

где q – коэффициент, учитывающий неравномерное распределение температуры по теплоотводу (q=0,96);

Rкр – тепловое контактное сопротивление между корпусом и радиатором.

Определяем средняю поверхностную температуру радиатора Тр, °С:



Тр=Р ·Rр+Тс					(3)



Тр=15 ·7,84+30=147,6°С

При Rр<5 Lmin выбирается по графику 1 (рис. 5.6. «Конструирование»), иначе Lmin=0.05 м.

Задаём

а) толщина ребра d=0.002 м;

б) толщина плиты теплоотвода δ=0.004 м;

в) расстояние между рёбрами b=0.008 м;

г) высота ребра h=0.02 м;

д) протяжённость ребра L=0.05 м.

	Определяем число рёбер, n, шт.:

	

n=(L+b)/(b+d)					(4)



n=(0,05+0,008)/(0,008+0,002)=6 шт.

Рекомендуется выбирать на одно ребро больше расчётного.

Определяем длина плиты радиатора, l, м;



l=b · (n1)+2*d					(5)



l=0,008· (6–1)+2·0,002=0,044 м

Определяем площадь гладкой (неоребренной) поверхности радиатора, Sгл, м2;



Sгл=L ·l						 (6)




Sгл=0,05·0,044=0,0022м2



10) Определяем площадь оребренной поверхности одностороннего оребренного радиатора при креплении ППП с гладкой стороны, Sор1, м2;



Sор1=S1+S2+S3,					 (7)



где S1=(n1) ·L ·b; (8)

S2=(δ+2 ·h) ·L ·n+2 ·l ·δ; (9)

S3=2 ·n ·δ ·h. (10)

S1=(6–1)· 0,05·0,008=0,002

S2=(0,004+2·0,02) ·0,1·6+2·0,044·0,004=0.027

S3=2 ·6 ·0,004 ·0,02=0,00096

Sор1=0,002+0,027+0,00096=0,0299м2

11) Определяем коэффициент теплоотдачи конвекцией для гладкой поверхности радиатора, к.гл, Вт/м2*град;



к.гл=А1· [(Тр-Тс)/2]1/4,				(11)



к.гл=3,107 Вт/м2 · град;

где А1 определяется по формуле:



А1=1,424767–0,00251 ·Тм+0,000011 · (Тм)2-0,0000000013 · (Тм)3 (12)



A1=1,122107



Тм=0,5 (Тр+Тс). (13)



Тм=88,8

12)	Определяем коэффициент теплоотдачи излучения для гладкой поверхности радиатора, л.гл, Вт/м2*град;



л.гл=ε ·φ ·₣(Тр, Тс),					(14)



л.гл=4,198

где ε – степень черноты тела (для Д16 ε=0,4);

φ – коэффициент облучённости (для гладкой поверхности φ=1);

₣(Тр, Тс) – рассчитывается по формуле:



₣(Тр, Тс)=5,67 ·10-8 · [(Тр+267)4 – (Тс+267)4]/(Тр-Тс)		(15)



₣(Тр, Тс)=10,495

13)	Определяем эффективный коэффициент теплоотдачи гладкой поверхности радиатора, гл, Вт/м2*град;



гл=к.гл+л.гл					(16)



гл=3,107+4,198=7,307

14)	Определяем мощность, рассеиваемая гладкой поверхностью радиатора, Ргл, Вт;



Ргл=гл·Sгл· (Тр-Тс)				(17)



Ргл=7,307·0.0082·117,6=7,045

15)	Определяем тепловое сопротивление гладкой поверхности радиатора, Rгл, град / Вт;



Rгл=1/(гл·Sгл)					(18)


Rгл=1/(7,307 ·0,0082)=16,68

16)	Определяем коэффициенты для нахождения относительного температурного напора;



А2=0,18372152–0,00163976·Тм – 0,0000602· (Тм)2-0,00000001· (Тм)3, (19)



А2=0,035



К=(Тр-Тс)1/4, (20)



K=3,07



М=L1/4, (21)



M=0,562



С=К/М, (22)



C=3,07/0,562=5,463

	

	=А2·С·b. (23)



=0,035·5,463·0,002=0,000382

17)	Определяем относительный температурный напор Н:

Н=f() – определяется по графику (рис. 5.10. «Конструирование») H=0.1

18)	Определяем температуру окружающей среды между рёбрами, Тс1, °С;


Тс1=(Тр+Тс)/2					(24)



Тс1=(147,6+30)/2=88,8

19)	Определяем коэффициенты для нахождения конвективного коэффициента теплоотдачи оребрённой поверхности радиатора:



Тм1=(Тр+Тс)/2; (25)



Тм1=(147,6+30)/2=88,8



А11=1,424767–0,00251*Тм1+0,000011*(Тм1)2 - 0,0000000013*(Тм1)3; (26)



А11=1,114



К1=(Тр-Тс1)1/4; (27)



К1=(147,6–88,8)1/4=2,769



С1=К1/М; (28)



С1=2,762/0,562=3,625

20)	Определяем конвективный коэффициент теплоотдачи для оребрённой поверхности радиатора, к.ор, Вт/м2*град;



к.ор=А11·С1					 (29)



к.ор=1,114·3,625=4,038

21)	Определяем коэффициент теплоотдачи излучением для оребрённой поверхности радиатора, л.ор, Вт/м2*град;


л.ор=ε·φ·₣(Тр, Тс1),					(30)



л.ор=0,4·13,038 ·0,166=0,86

где ε – степень черноты тела (для Д16 ε=0,4);



φ=b/(2·h+b); (31)



φ=0,008/(2 ·0,02+0,008)=0,166

₣(Тр, Тс1) – рассчитывается по формуле:



₣(Тр, Тс1)=5,67·10-8· [(Тр+267)4 – (Тс1+267)4]/(Тр-Тс1)		(32)



22)	Определяем мощность, рассеиваемая оребрённой поверхностью радиатора, Рор, Вт;



Рор=Sор· (к.ор+л.ор) · (Тр-Тс1)				(33)



Рор=0,127 (4,038+0,86) ·(147,6–88,8)=8,403

23)	Определяем тепловое сопротивление оребрённой поверхности радиатора, Rор, град / Вт;



Rор=(Тр-Тс1)/Рор					(34)



Rор=(147,6–88,8)/8,403=6,998

24)	Определяем общее расчётное тепловое сопротивление радиатора, Rрасч, град / Вт;

Rрасч=(Rгл·Rор)/(Rгл+Rор)				(35)



Rрасч=(16,68 ·6,998)/(16,68+6,998)=4,93

25)	Определяем мощность, рассеиваемая радиатором, Рр, Вт;


Рр=Ргл+Рор				 (36)



Рр=7,045+8,403=15,448

Выполняем проверку правильности расчёта. Должны соблюдаться условия:



Rрасч<=Rисх					(37)



4,93<=6,72



Рр>=Р						(38)



15,448>15

все условия выполняются – расчет проведен верно.