3. Расчет тепловых процессов устройства

В основном радиотехнических устройств, потребляющие от источников питания мощность, измеряемую десятками, а иногда и сотнями ватт, отдают полезной нагрузке от десятых долей до единиц ватт. Остальная электрическая энергия, превращаясь в тепловую, выделяется внутри аппарата. Температура нагрева аппарата оказывается выше температуры окружающей среды, в результате чего происходит процесс отдачи теплоты в окружающее пространство. Этот процесс идет тем интенсивнее, чем больше разность температур аппарата и окружающей среды.

При некотором значении температуры поверхности оказываются равными количество теплоты, отдаваемой в окружающее пространство, и количество теплоты, выделяемое внутри аппарата; наступает состояние теплового равновесия -- температура нагрева в каждой точке аппарата стабилизируется. Установившееся значение температуры определяется количеством теплоты, выделяемой внутри аппарата, и интенсивностью процесса отдачи теплоты в окружающее пространство, а также температурой окружающей среды.

Как было показано, надежность элементов радиоэлектронной аппаратуры сильно зависит от температуры окружающей среды. Для каждого типа элемента в технических условиях указывается предельная температура, при превышении которой элемент нельзя эксплуатировать. Поэтому одна из важнейших задач конструктора радиоэлектронной аппаратуры состоит в том, чтобы обеспечить правильные тепловые режимы для каждого элемента.

Рассчитываем объем элемента ИМСпо формуле:

V=L₁L₂h

V=0,0073м*0,0185м*0,009м=0,00000121545м³=1215,45мм³

Вычислим коэффициент заполнения аппарата:

k_з=V_д/V

k_з=700мм³/1215,45мм³=0,575

Приведенный размер основания нагретой зоны:

l_пр=

l_пр==0,011м

Приведенная высота нагретой зоны:

h₃=hk_з

h₃=0,009м*0,575=0,0051м

Поверхность корпуса устройства:

S_к=2(L₁L₂+L₁h+L₂h)

S_к=2(0,0073м*0,0185м+0,0073м*0,009м+0,0185м*0,009м)=

=2(0,00013505м²+0,0000657м²+0,0001665м²)=0,0007345м²

Приведенная поверхность нагретой зоны:

S_з=2l_пр(l_пр+2h_з)

S_з=2*0,011м(0,011м+2*0,0051м)=0,0004664м²

Удельная поверхностная мощность корпуса:

P_уд.к=P/S_к

P_уд.к=0,0586Вт/0,0007345м²=79Вт

Удельная мощность нагретой зоны:

P_уд.з=P/S_з

P_уд.з=0,0586Вт/0,0004664м²=125Вт

Средний перегрев поверхности корпуса по сравнению с температурой окружающей среды:

?t_к=P/(9S_к)

?t_к=0,0586Вт/(9*0,0007345м²)=8^оC

Средняя поверхностная температура корпуса устройства:

t_к=t_окр+?t_к

t_к=25?С+8^оC=33^оС

Я провел расчет тепловых процессов устройства. В моем случае - это 33^оС.