- •Таганрог 2008
- •С одержание
- •1.3. Передача тепла излучением……………………………..13
- •Введение
- •1. Законы теплопередачи
- •Передача тепла теплопроводностью
- •1.2. Передача тепла конвекцией
- •1.3. Передача тепла излучением
- •2.1. Расчет стационарного теплового режима
- •2.1.1. Расчет теплового режима микросборок (микросхем в блоке) при естественном воздушном охлаждении и внутреннем перемешивании воздуха
- •2. Методы расчета стационарного и нестационарного тепловых режимов
- •2.1.2. Расчет теплового режима дискретных эрэ в блоке с естественным воздушным охлаждением и внутренним перемешиванием воздуха
- •2.1.3. Расчет теплового режима микросборок (микросхем) в блоке при принудительном воздушном охлаждении
- •2.1.4. Расчет теплового режима дискретного эрэ в блоке при принудительном воздушном охлаждении
- •2.2. Расчет нестационарного теплового режима
- •2.2.1. Определение темпа охлаждения
- •2.2.2. Расчет теплового режима при постоянной мощности и постоянной температуре окружающей среды
- •2.2.3. Расчет теплового режима при постоянной мощности и температуре окружаюшей среды, изменяющейся по линейному закону
- •2.2.4. Расчет теплового режима при постоянной мощности и температуре окружающей среды, изменяющейся по экспоненциальному закону
- •2.2.5. Расчет теплового режима при периодическом импульсном выделении мощности и постоянной температуре окружающей среды
- •2.2.6. Расчет теплового режима при периодическом импульсном выделении мощности и температуре окружающей среды, изменяющейся по линейному закону
- •2.2.7. Расчет теплового режима при периодическом импульсном выделении мощности и температуре окружающей среды, изменяющейся по экспоненциальному закону
- •2.2.8. Расчет теплового режима при апериодическом импульсном выделении мощности
- •2.3. Расчет теплового режима блока, работающего в составе стойки (шкафа)
- •2.3.1. Расчет результирующей мощности блока, работающего в составе стойки (шкафа) при естественном воздушном охлаждении
- •2.3.2. Расчет результирующей мощности блока и перегрева микросборок, микросхем и дискретных эрэ, работающих в составе стойки (шкафа) при принудительном воздушном охлаждении
- •- При вытяжной вентиляции:
- •- При приточной вентиляции
- •3. Расчет тепловых режимов эа с использованием эвм
- •Заключение
- •Библиографический список
- •П1. Формулы для аппроксимации графического материала
- •П2. Свойства материалов
- •П3 модифицированные функции бесселя
- •Расчет стационарного и нестационарного тепловых режимов эа
2.1.2. Расчет теплового режима дискретных эрэ в блоке с естественным воздушным охлаждением и внутренним перемешиванием воздуха
Исходные данные
базовая
температура
мощность,
выделяющаяся в блоке,
мощность,
выделяющаяся в дискретном ЭРЭ,
производительность
вентилятора (при внутреннем перемешивании
воздуха)
размеры корпуса
блока без учета теплоотдающих ребер
м;
коэффициент
заполнения блока
;
общая площадь
внешней поверхности корпуса блока
м2;
суммарная
площадь поверхности дискретного ЭРЭ и
радиатора
м2;
размеры печатных
плат ячейки
м;
коэффициент
перфорации корпуса блока
давление
окружающей среды
Па;
давление внутри корпуса блока Па.
Порядок расчета
Определить
среднеобъемный перегрев нагретой зоны
блока
и среднеобъемный перегрев воздуха в
блоке
в соответствии с формулами (2.1) - (2.5).
Определить удельную мощность дискретного ЭРЭ:
(2.25)
Определить лучистый коэффициент теплоотдачи для дискретного ЭРЭ:
(2.26)
где Е - степень черноты поверхности корпуса дискретного ЭРЭ (определяют по таблице приложения).
Определить конвективный коэффициент теплоотдачи для дискретного ЭРЭ:
при
(2.27)
где
- определяющий размер дискретного ЭРЭ;
при
(2.28)
Примечания:
Для дискретных ЭРЭ, имеющих форму шара, в качестве определяющего размера рекомендуется принимать диаметр дискретного ЭРЭ.
Для дискретных ЭРЭ, имеющих форму горизонтально ориентированных цилиндров, в качестве определяющего размера рекомендуется принимать максимальный диаметр дискретного ЭРЭ.
Для дискретных ЭРЭ, имеющих форму параллелепипеда и вертикально ориентированных цилиндров, в качестве определяющего размера рекомендуется принимать вертикальный размер.
Определить перегрев корпуса дискретного ЭРЭ:
при
(2.29)
Примечание.
Если
,
то рекомендуется принимать
равным перегреву воздуха около
ближайшего нижерасположен- ного
тепловыделяющего дискретного ЭРЭ
или микросборки (микросхемы).
Определить температуру корпуса дискретного ЭРЭ:
.
(2.30)
Определить перегрев воздуха для дискретного ЭРЭ:
(2.31)
Определить температуру воздуха для дискретного ЭРЭ:
.
(2.32)
2.1.3. Расчет теплового режима микросборок (микросхем) в блоке при принудительном воздушном охлаждении
Исходные данные
базовая температура
мощность, выделяющаяся в блоке
мощность,
потребляемая вентилятором
мощность, выделяющаяся в микросборках (микросхемах) и дискретных ЭРЭ
расход охлаждающего воздуха
размер стороны
печатной платы, перпендикулярной
направлению движения воздуха
м;
зазор между
печатными платами
м;
размеры
микросборки (микросхемы)
,
м;
расстояние от
торца печатной платы до центра
рассчитываемой микросборки (микросхемы)
в направлении движения воздуха
,
м;
количество
печатных плат в блоке
;
количество
микросборок (микросхем) в сечении
воздушного зазора между ячейками на
расстоянии х,
суммарная
толщина печатной платы и теплопроводных
шин
м;
зазор между
основанием микросборки (микросхемы) и
печатной платой (теплопроводной
шиной)
м;
коэффициент
теплопроводности диэлектрического
основания печатной платы
коэффициент
теплопроводности материала теплопроводной
шины печатной платы
коэффициент
теплопроводности материала, заполняющего
зазор между микросборкой (микросхемой)
и печатной платой (теплопроводной шиной)
объем печатной
платы с учетом объема теплопроводных
шин
объем теплопроводных
шин на печатной плате
суммарная
площадь, занимаемая теплопроводными
шинами на печатной плате
расстояние
между центром рассчитываемой микросборки
(микросхемы) и центрами остальных
микросборок (микросхем) на печатной
плате
суммарная
площадь поверхности микросборки
(микросхемы) и радиатора
площадь основания
микросборки (микросхемы)
шаг установки
микросборок (микросхем) в ячейке
зазор между
ячейками и корпусом блока
Порядок расчета
Определить площадь свободного сечения воздушного зазора между ячейками
(2.33)
на расстоянии х.
Определить эквивалентный диаметр воздушного зазора между ячейками:
(2.34)
Определить перегрев воздуха для рассчитываемой микросборки (микросхемы):
- при приточной вентиляции:
;
(2.35)
- при вытяжной вентиляции:
.
(2.36)
Примечания:
При суммировании
учитывают
мощность микросборок (микросхем),
дискретных ЭРЭ, расположенных перед
рассчитываемой микросборкой (микросхемой)
по направлению воздушного потока в
том же воздушном зазоре между
ячейками.При работе блока в составе стойки (шкафа)
определяют
по формулам приложения.
Определить температуру воздуха для рассчитываемой микросборки (микросхемы):
. (2.37)
Определить значение критерия Рейнольдса:
(2.38)
где
коэффициент
динамической вязкости воздуха при
температуре
(определяют по таблице приложения).
Определить
коэффициент теплоотдачи
в воздушном зазоре между ячейками,
в котором установлена рассчитываемая
микросборка (микросхема).
Для воздушных зазоров с микросборками (микросхемами) в прямоугольных корпусах со штыревыми выводами:
- при
(2.39)
где
- коэффициент теплопроводности воздуха
при темпера- туре
,
(определяют по таблице приложения),
- при
(2.40)
Для воздушных зазоров с микросборками (микросхемами) в цилиндрических корпусах:
- при
(2.41)
- при
(2.42)
Для воздушных зазоров с микросхемами (микросборками) в прямоугольных корпусах с планарными выводами:
- при
(2.43)
- при
(2.44)
Для воздушных зазоров, в которых микросборки (микросхемы) и дискретные ЭРЭ отсутствуют:
- при
(2.45)
- при
(2.46)
Определить
коэффициент теплоотдачи
в воздушном
зазо- ре, примыкающем к обратной
стороне ячейки с рассчитываемой
микросборкой, по формулам (2.33), (2.34),
(2.38) - (2.46) настоящего пособия.
Определить эквивалентный коэффициент теплопроводности ячейки с рассчитываемой микросборкой (микросхемой) по формуле (2.9) настоящего пособия.
Определить
эквивалентный радиус микросборки
(микросхемы)
по формуле (2.12) настоящего пособия.
Определить параметр
:
- при одностороннем расположении микросборок (микросхем) в ячейке
(2.47)
- при двустороннем расположении микросборок (микросхем) в ячейке:
(2.48)
Определить собственный перегрев корпуса микросборки (микросхемы):
,
(2.49)
где В - обозначение, введенное для упрощения формы записи.
При одностороннем
расположении микросборок (микросхем)
в ячейке
При двустороннем расположении микросборок (микросхем) в ячейке .
- модифицированные функции Бесселя (определяют по таблице приложения).
Определить
предельный радиус взаимного теплового
влияния для микросборок (микросхем)
по формуле (2.15) настоящего пособия.
Определить наведенный перегрев для микросборки (микросхемы):
(2.50)
где - индекс, относящийся к микросборкам (микросхемам), установленным на одной печатной плате с рассчитываемой, для которых ;
- обозначение, введенное для упрощения формы записи.
При одностороннем
расположении микросборок (микросхем)
в ячейке
При двустороннем расположении микросборок (микросхем) в ячейке .
Определить температуру корпуса микросборки (микросхемы):
.
(2.51)
