logo
Пособие КТП ЭВС

1.8. Выбор способа охлаждения Тепловая модель

Конструкция ЭВС в теплофизическом отношении представляет собой очень сложную систему с большим ко­личеством источников тепла, с границами неправильной формы. Пол­ную систему уравнений теплообмена для реальной аппаратуры часто невозможно решить аналитически.

Анализ теплового режима узлов и блоков ЭВС базируется на учете наиболее существенных черт конструкции данного узла или блока и протекающих в них физических процессов, т.е. основана на идеализации объекта. Такой идеализированный объект представляет собой тепловую модель, а математическое описание процесса переноса тепловой энергии – математическую модель. Тепловая модель узла или блока должна быть адекватна изучаемому явлению и реализуема математически.

При построении тепловой модели блока плату или пакет плат с радиоэлементами принимают за одно тело с изотермической поверхностью (нагретую зону), для которого и производится расчет теплового режима. Предполагается установление равновесия количества подводимой и отводимой тепловой энергии и независимость распределения температуры от времени.

В зависимости от конкретной задачи исследования к изотермическим поверхностям конструкций относят поверхность корпуса со среднеповерхностной температурой tк, поверхность нагретой зоны с температурой tз, поверхность отдельной функциональной ячейки с температурой tяi, поверхность отдельного радиоэлемента с температурой tэi и т.д.

Пример построения тепловой модели конструкции блока разъемного типа приведен на рис. 1.8.1.

Как следует из рисунка, среднеповерхностные температуры представляют собой среднеарифметические значения реальных температур в различных точках поверхности, т.е.

; , и т.д.

а)

б)

в)

Рис.1.8.1. Пример построения тепловой модели: а - схематическое изображение конструкции; б – модель для определения среднеповерхностной температуры нагретой зоны, где Р – мощность, выделяемая в нагретой зоне; в – модель для определения среднеповерхностных температур функциональных ячеек, где Р1, Р2,.., Рm – мощности, выделяемые в функциональных ячейках

Детализация тепловой модели дает возможность довести решение до определения температуры отдельного радиоэлемента, однако при этом резко возрастает сложность задачи.