<Тепловое моделирование конструкций РЭС с принудительным воздушным охлаждением

Теплообмен рельефных поверхностей.

Радиаторы.

Радиаторы бывают следующих типов:

• Пластинчатые
• Ребристые
• Штыревые
• Игольчатые

Наиболее эффективными являются игольчатые радиаторы.

Тепловая энергия от радиатора передаётся при помощи излучения(α_л) и энергия, которая передаётся при помощи конвекции(α_к).  α_л и  α_к меняются в зависимости от типа и материала радиатора.

α_л – коэффициент обмена лучистой энергией.

α_к – коэффициент теплообмена за счёт конвекции.

По типу рёбер радиаторы бывают четырёх типов.

Наилучшими характеристиками обладает профиль с округлыми формами (№2), так как отсутствуют резкие углы и переходы, наихудшими же характеристиками обладает профиль с прямыми углами (№1).

С увеличением количества рёбер на одной и той же площади основания мощность рассеивания с начала увеличивается, а за тем резко падает. Увеличение высоты ребра с начала приводит к увеличению мощности рассеивания за счёт увеличения площади его поверхности, а за тем к уменьшению за счёт уменьшения α_л .

Увеличение толщины ребра увеличивает неравномерность распределения температуры по высоте.

 

Рекомендации по конструированию радиаторов.

1. Рекомендуется применять материалы с высокой теплопроводностью и небольшой плотностью - медь, алюминий или специальные сплавы, например, Al+Si – силумин. Силумин обладает хорошими литейными свойствами, поэтому из него изготавливаются радиаторы сложных конфигураций.
2. Толщина рёбер 1-2мм при высоте 3см и толщине основания 3-5 мм является наиболее оптимальной.
3. При естественной конвекции расстояние между рёбрами должно быть более 10мм, а при принудительной – более 5мм.
4. Длина радиатора и его ширина должны находиться в соотношении 3 к 1.
5. Степень черноты поверхности не менее 0,85. Степень черноты поверхности – это отношение энергии излучения данного материала к энергии излучения абсолютно чёрного тела (сажа).
6. Шероховатость контактной поверхности должна быть минимальной. Для снижения теплового сопротивления между корпусом элемента и радиатором применяются теплопроводящие пасты.
7. При конструировании необходимо обеспечить зазор между радиатором и печатной платой.

В плате можно предусмотреть специальный вырез под радиатор. При естественной конвекции рёбра должны располагаться вертикально, а при принудительной – по направлению воздушного потока.

Тепловые и вихревые трубки>