Оценка теплового режима эвс в перфорированном корпусе при естественном воздушном охлаждении

В случаях, когда герметичность конструкции не является обязательным условием, целесообразно осуществлять перфорирование корпуса. При перфорированном корпусе конвективный теплообмен в основном происходит между элементами ЭВС и окружающей средой, проникающей сквозь перфорацию. Количество протекающего воздуха будет зависеть от площади перфорации и разницы между плотностью воздуха на входе и выходе блока. В то же время увеличение мощности, отводимой в протекающий воздух при увеличении площади перфорационных отверстий, будет наблюдаться только до определенных пределов. Увеличение площади отверстий приводит к уменьшению площади корпуса и, следовательно, к уменьшению мощности лучеиспускания. Уменьшение поверхности контактирования с окружающим воздухом в конечном итоге может привести к снижению мощности, отводимой протекающим воздухом.

Как показывает практика, оптимальное соотношение между площадью отверстий и поверхностью корпуса лежит в пределах 20 – 30%.

Перфорации могут быть различных видов: отверстия, жалюзи, сетки и т.п. Форма отверстий может быть различной, но при квадратных отверстиях увеличивается отношение между площадью отверстий и площадью перемычек, что благоприятно сказывается на эффективности охлаждения. Размеры отверстий могут быть следующими: круглые отверстия могут иметь диаметры 4, 6, 8 и 10 мм; квадратные - 4x4 мм; прямоугольные - 3x25, 4x50 мм. Чем меньше размеры вентиляци­онных отверстий, тем меньше вероятность попадания внутрь ЭВС внешних помех.

Перфорации целесообразно располагать на горизонтальных поверхностях, отстоящих друг от друга на максимальном расстоянии, в идеале на крышке и дне корпуса. При этом для обеспечения возможности свободного подхода к аппаратуре охлаждающего воздуха дно корпуса должно быть приподнято над базовой поверхностью на 20 – 30 мм. В иных случаях допускается перфорировать боковые стенки, но при этом перфорации следует располагать на расстоянии от дна или крышки не более ¼ высоты корпуса.

Когда толщина стенок корпуса не обеспечивает необходимой жесткости, вместо отверстий применяют жалюзи.

С внутренней стороны корпуса вентиляционные от­верстия часто закрывают металлическими сетками. Вместо сеток в днище стоек устанавливают пылезащитные фильтры. Жалюзи в выклю­ченном состоянии предохраняют аппаратуру от попадания внутрь пыли.

Порядок расчета.

Коэффициенты К₁, К₂, К_Н1, К_Н2 находятся в соответствии с формулами (1.9.5) – (1.9.8).

Рассчитываем степень перфорированности корпуса:

П = S_п / (2·L1·L2), (1.9.20)

где S_п - площадь перфорационных отверстий на верхней и нижней плоскости корпуса.

Находим коэффициент К_п в зависимости от степени перфо­рации:

К_п = 0,29 + 1 / (1,41 + 4,95·П). (1.9.21)

Находим перегрев нагретой зоны:

Δt_з = 0,93·К_п·[К₁·К_Н1 + (К₂/0,93 – К₁)·К_Н2]. (1.9.22)

Определяем перегрев корпуса блока:

Δt_к = 0.93·К₁·К_Н1·К_п. (1.9.23)

Определяем средний перегрев воздуха в блоке:

Δt_в = 0,6·Δt_з. (1.9.24)

Находим температуры корпуса блока, нагретой зоны и воздуха в блоке:

Т_к = Δt_к + Т_с; (1.9.25) Т_з = Δt_з + Т_с; (1.9.26) Т_в = Δt_в + Т_с, (1.9.27)

где Т_с - температура окружающей среды.