Исходя из вышеизложенного, задаемся вероятностью правильного расчета р > 0,8.

2.Определяем средний перегрев нагретой зоны.

Исходными данными для проведения последующего расчета являются:

- коэффициент заполнения по объему 0,6;

- суммарная мощность, рассеиваемая в блоке, Вт 24;

- давление окружающей среды, кПа 103;

- давление внутри корпуса, кПа 103;

- габаритные размеры корпуса, м 0,183x0,130x0,065;

Средний перегрев нагретой зоны герметичного корпуса блока с естественным воздушным охлаждением определяется по следующей методике:

1. Рассчитывается поверхность корпуса блока:

Sk = 2 × [ L1 × L2 + ( L1 + L2 ) × L3 ] (5.1.1)

где L1, L2 - горизонтальные размеры корпуса, м;

L3 - вертикальный размер, м.

Для разрабатываемой конструкции блока L1 = 0,183м, L2 = 0,130м, L3 = 0,065м. Подставив данные в (5.1.1), получим:

Sk = 2·[0,183·0,130+(0,183+0,130)·0,065]=0,44 м2.

2. Определяется условная поверхность нагретой зоны:

Sз = 2 × [ L1 × L2 + ( L1 + L2 ) × L3 × Кз] (5.1.2)

где КЗ - коэффициент заполнения корпуса по объему. В нашем случае

КЗ = 0,6. Подставляя значение КЗ в (5.2.2), получим:

Sз = 2 · [0,183·0,130+(0,183+0,130)·0,065·0,6]=0,036 м2.

3. Определяется удельная мощность корпуса блока:

Qk = P \ Sk (5.1.3)

где Р - мощность, рассеиваемая в блоке. Для разрабатываемого блока мощность, рассеиваемая в дежурном режиме Р =1,5 Вт.

Тогда:

Qk = 1.5 \ 0,44 = 3,41 Вт/м2.

4. Определяется удельная мощность нагретой зоны:

Qз = P \ Sз (5.1.4)

Qз = 1,5 \ 0,036 = 41,6 Вт/м2.

5. Находится коэффициент Q1 в зависимости от удельной мощности корпуса блока формула (5.1.5):

Q1 = 0,1472 × Qk – 0,2962 × 10 –3 × Qk2 + 0,3127 × 10 –6 × Qk3 (5.1.5)

Q1 = 0,1472 × 2,41 – 0,2962 × 10 –3 × 3,412 + 0,3127 × 10 –6 × 3,413 = 0,49

Находится коэффициент Q2 в зависимости от удельной мощности нагретой зоны формула (5.1.6):

Q2 = 0,1390 × Qз – 0,1223 × 10 –3 × Qз2 + 0,0698 × 10 –6 × Qз3 (5.1.6)

Q1 = 0,1390 × 41,6 – 0,1223 × 10 –3 × 41,62 + 0,0698 × 10 –6 × 41,63 = 5,56

6. Определяется коэффициент КН1 в зависимости от давления среды вне корпуса блока:

KH1 = 0,82 + 1 \ (0,925 + 4,6 × 10-5 × H1) (5.1.7)

где Н1 - давление окружающей среды в Па. В нашем случае Н1=87кПа. Подставив значение Н1 в (5.1.7), получим:

KH1 = 0,82 + 1 \ (0,925 + 4,6 × 10-5 × 87 × 103) = 1,87

7. Определяется коэффициент КН2 в зависимости от давления среды внутри корпуса блока:

KH2 = 0,8 + 1 \ (1,25 + 3,8 × 10-5 × H2) (5.1.8)

где Н2 - давление внутри корпуса в Па.

В нашем случае Н2=Н1=87кПа. Тогда:

KH2 = 0,8 + 1 \ (1,25 + 3,8 × 10-5 × 87 × 103) = 1,598

8. Рассчитывается перегрев корпуса блока:

Qk = Q1 × KH1 (5.1.9)

Qк = 0,49 · 1,87 = 0,9163

10. Рассчитывается перегрев нагретой зоны:

Qз = Qk +(Q2 - Q1 ) × KH2 (5.1.10)

Qз = 0,9163 + (5,56 – 0,49) · 1,598 = 9,01

11. Определяется средний перегрев воздуха в блоке:

Qв = (Qк - Qз ) × 0,5 (5.1.11)

Qв = 0,5 · (0,9163 + 9,01) = 4,96

12. Определяется удельная мощность элемента:

Qэл = Pэл \ Sэл (5.1.12)

где Рэл - мощность, рассеиваемая элементом (узлом), температуру которого требуется определить, Вт

Sэл - площадь поверхности элемента, омываемая воздухом, см.кв

Наименее теплостойкий элемент базового модуля в дежурном режиме стабилизатор. Для него Рэл = 0,15 Вт, Sэл = 1,5 см.кв.

Qэл = 0,15 \ 1,5 = 0,1

13. Определяется перегрев поверхности элементов:

Qэл = Qз × (0,75 + 0,25 × Qэл \ Qз ) (5.1.13)

Qэл = 9,01 × (0,75 + 0,25 × 0,1 \ 41,6 ) = 6,76

14. Определяется перегрев среды, окружающей элемент:

Qэс = Qв × (0,75 + 0,25 × Qэл \ Qз ) (5.1.14)

Qэл = 4,96 × (0,75 + 0,25 × 0,1 \ 41,6 ) = 3,72

15. Определяется температура корпуса блока:

Тк = Qк + Тс (5.1.15)

где Тс - температура среды, окружающей блок.

Тк = 0,9163 + 45 = 45,916

16. Определяется температура нагретой зоны:

Тз = Qз + Тс (5.1.16)

Т з = 9,01 + 45 = 54,01

17. Определяется температура поверхности элемента:

Тэл = Qэл + Тс (5.1.17)

Тэл = 6,76 + 45 = 51,76

18. Определяется средняя температура воздуха в блоке:

Тв = Qв + Тс (5.1.18)

Тв = 4,96 + 45 = 49,96

19. Определяется температура среды, окружающей элемент:

Тэс = Qэс + Тс (5.1.19)

Тэс = 3,72 + 45 = 48,72

Для выбора способа охлаждения исходными данными являются следующие данные:

- суммарная мощность Рр, рассеиваемая в блоке, Вт 1,5;

- диапазон возможного изменения температуры окружаю-

щей среды:

микроклимат +20…+24°C

и по ГОСТ 15150-69, +10…+45 °C;

- 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 +75;

- 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 [3]. Используя графики, характеризующие области целесообразного применения различных способов охлаждения и расчеты, приведенные ниже, проверим возможность обеспечения нормального теплового режима блока в герметичном корпусе с естественным воздушным охлаждением.

Условная величина поверхности теплообмена рассчитывается по (5.1.2).

Sп = 0,036м2.

Определив площадь нагретой зоны, определим удельную мощность нагретой зоны: плотность теплового потока, проходящего через поверхность теплообмена, рассчитывается по (5.1.4). qЗ = 41,6 Вт/м2.

Тогда: lg qЗ =lg 41,6 = 1,619.

Максимально допустимый перегрев элементов рассчитывается по (5.1.13)

, (5.1.13)

Тогда:

По графикам [рис.2.35, рис.2.38, 3] для значений qЗ = 41,6 Вт/м2 и определяем, что нормальный тепловой режим блока в герметичном 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.