Оценочные расчеты тепловых режимов конструкций РЭС

7 8 9 10 11 12 13

Схематическое изображение конструкции представлено в виде:

где 1 – корпус; 2 – блок функциональных ячеек (нагретая зона);

3 – установочные элементы.

Тепловая модель для нашего конкретного случая имеет вид:

где P - тепловой поток, рассеиваемый конструкцией;

- конвективно-кондуктивная тепловая проводимость между нагретой зоной и внутренней стенкой корпуса;

- тепловая проводимость теплопередачи от нагретой зоны к внутренней стенке корпуса излучением;

- тепловая проводимость установочных элементов;

- тепловая проводимость стенок кожуха;

- тепловая проводимость от наружной поверхности корпуса к среде для конвективной теплопередачи, - коэффициент теплопередачи;

- тепловая проводимость от наружной стенки корпуса к среде для теплопередачи излучением;

, и - температуры поверхности нагретой зоны и корпуса;

– температура внутренней окружающей среды.

Для определения - коэффициента конвективной теплопередачи и - коэффициент теплопередачи излучением воспользуемся номограммами.

А для этого зададим значение температурного перегрева , температуру окружающей среды .

Определим температуру корпуса в первом приближении:

;

Определим среднюю температуру между корпусом и средой в первом приближении: ;

Найдем определяющий размер нагретой конструкции:

Таким образом ; при .

Пересчёт при , .

Рассчитаем площади наружной и внутренней поверхности корпуса:

Определим тепловую проводимость от наружной поверхности корпуса к среде для конвективной теплопередачи:

где - площади наружной поверхности корпуса.

Определим тепловую проводимость от наружной стенки корпуса к среде для теплопередачи излучением:

где - площади наружной поверхности корпуса.

Найдем тепловую проводимость стенок кожуха:

где - коэффициент теплопроводности материала корпуса (АБС), - толщина стенки, , - площади внутренней и наружной поверхностей корпуса.

Определим тепловая проводимость установочных элементов:

где n - число элементов, l - коэффициент теплопроводности материала, l - длина установочных элементов по направлению теплового потока, - площадь средней изотермической поверхности, перпендикулярной направлению теплового потока.

Определим тепловая проводимость теплопередачи от нагретой зоны к внутренней стенке корпуса излучением:

где - коэффициент теплопередачи излучением; -площадь поверхности нагретой зоны.

Найдём конвективно-кондуктивная тепловую проводимость между нагретой зоной и внутренней стенкой корпуса:

где k - поправочный коэффициент на конвективный теплообмен в условиях ограниченного пространства, - коэффициент теплопроводности воздуха для среднего значения температуры воздуха в прослойке, - среднее расстояние между нагретой зоной и кожухом, -площадь поверхности нагретой зоны, - площадь внутренней поверхности корпуса.

Найдем температуру наружной стенки корпуса:

;

Найдем температуру внутренней стенки корпуса:

;

Найдем температуру нагретой зоны:

На основе полученных данных принимаем решение о естественном воздушном охлаждении устройства, что подтверждает оценочный расчёт системы охлаждения конструкции.

Оценка вибропрочности планарных конструкций.

Конструкция считается вибропрочной, если в ней отсутствуют механические резонансы, а допустимая виброперегрузка на резонансной частоте превышает перегрузку, указанную в техническом задании на изделие.

Отсутствие в конструкциях механических резонансов характеризуется следующим соотношением частоты свободных колебаний любого элемента конструкции и верхней частоты диапазона внешних вибрационных воздействий: .

Для оценки вибропрочности конструкции произведем расчёт частоты свободных колебаний и допустимой величины виброперегрузки.

Выберем функциональную ячейку на печатной плате, закрепляемую в четырех точках по углам (рис. а), представленную расчетной моделью пластины, равномерно нагруженной радиоэлементами, со свободным опиранием всех сторон (рис. б).