Однофазный тиристорный выпрямитель с цифровой индикацией

курсовая работа

2.Тепловой расчет

Тепловой расчет произведен для режима естественной конвекции. Задаемся температурой среды Тср=313 К.

Определяющая температура между средой и стенкой:

Разность температур между стенкой и средой:

Расчет теплового обмена для боковых поверхностей.

Для анализа процесса теплообмена используем критерии Грасгофа и Нуссельта:

,

где (Тст)- определяется по таблице при различной температуре.

,

где Pr(Тст) - определяется по той же таблице.

Определяем закон теплообмена по произведению Pr Gr. Для закона теплообмена "1/4" получаем

,

так как 500<Pr Gr<2107.

Определяем коэффициент теплообмена для боковой поверхности:

,

где коэффициент теплопроводности определяется по таблице.

Определяем площадь боковых поверхностей:

Определяем тепловую проводимость для боковых поверхностей:

Далее проводим расчет по аналогичным формулам для крышки.

Определяем площадь крышки кожуха:

При расчете будем считать, что теплообмен между нижней поверхностью кожуха и средой не осуществляется, так как устройство будет установлено на какой-либо поверхности.

Произведем расчет теплового обмена за счет лучеиспускания.

Коэффициент теплообмена определяем по формуле:

,

где 12 - коэффициент взаимного облучения, - приведенная чернота тела (в данном случае =0.92 для эмалевой краски).

Определяем площадь поверхности кожуха, которая учавствует в теплообмене за счет лучеиспускания:

Определяем проводимость теплообмена лучеиспускания:

Определяем суммарную проводимость теплообмена по следующей эквивалентной схеме:

Определяем мощность, которая рассеивается на кожухе при заданном перепаде температур по следующей формуле:

Изменяя температуру стенки в пределах от 313 К до 325 К, строим график зависимости рассеиваемой мощности от разности температур между стенкой и средой:

Все расчетные значения величин, которые были получены по вышеперечисленным формулам для исследуемого диапазона изменения температуры стенки, приведены ниже в таблицах.

По полученному графику для искомой мощности Р=8 Вт находим, что перепад температур между стенкой и средой составляет 5 градусов.

Определим перепад температур. Температура кожуха:

Будем считать, что корпус сделан из стали толщиной L=0.001 м. Для стали коэффициент теплопроводности =45,5 Вт/(мК).

Определяем тепловое сопротивление:

Определяем перепад температур:

Так как перепад температур мал, в дальнейших расчетах им пренебрегаем. Произведем расчет температур между внутренней поверхностью кожуха и нагретой зоной. Также будем считать, что все элементы нагреты до температуры нагретой зоны.

Нагретая зона имеет следующие размеры (в метрах):

Зная толщину кожуха, определяем величину, равную половине толщины кожуха:

С учетом d получаем следующие величины линейных размеров, которые будут использоваться далее при расчете:

Температура кожуха составляет

Температура воздуха на половине промежутка кожух-нагретая зона:

Средняя температура между нагретой зоной и половиной промежутка кожух-нагретая зона:

Средняя температура между кожухом и половиной промежутка кожух-нагретая зона:

Перепад температур между кожухом и нагретой зоной:

Расчет теплового обмена для боковых поверхностей кожуха и нагретой зоны.

Для анализа процесса теплообмена используем критерии Грасгофа и Нуссельта:

,

где (Тст)- определяется по таблице при различной температуре.

,

где Pr(Тст) - определяется по той же таблице.

Определяем закон теплообмена по произведению Pr Gr. Для закона теплообмена "1/4" получаем:

,

так как 500<Pr Gr<2107.

Определяем коэффициент теплообмена для боковой поверхности кожуха:

,

где коэффициент теплопроводности определяется по таблице.

Определяем площадь боковых поверхностей кожуха:

Определяем тепловую проводимость для боковых поверхностей кожуха:

Произведем аналогичный расчет для боковой поверхности нагретой зоны по следующим формулам:

Определяем площадь боковых поверхностей нагретой зоны:

Определяем тепловую проводимость для боковых поверхностей нагретой зоны:

Аналогично производим расчет для верхней поверхности кожуха:

Произведем расчет теплообмена за счет лучеиспускания.

Определяем коэффициент взаимного облучения между кожухом и нагретой зоной:

Определяем приведенную черноту тела:

, где

.

Находим коэффициент теплообмена за счет лучеиспускания:

Проводимость теплообмена лучеиспускания:

Определяем суммарную проводимость теплообмена по следующей эквивалентной схеме:

Используя формулу

строим график зависимости рассеиваемой мощности от разности температур между стенкой и кожухом, изменяя температуру стенки от 318 К до 358 К.

Определям по графику перепад температур для данной мощности рассеяния 8 Вт. Таким образом, температура нагретой зоны равняется 32 градуса.

Все расчетные значения величин, которые были получены по вышеперечисленным формулам для исследуемого диапазона изменения температуры стенки, приведены ниже в таблицах.

Делись добром ;)