Отчёт по лабораторной работе №6 «Расчёт теплового режима блока».
1. Постановка задачи.
Требуется рассчитать тепловые характеристики: температуру корпуса блока, температуру нагретой зоны, среднюю температуру воздуха в блоке.
2. Исходные данные
Мощность, потребляемая блоком - 1.46 Вт
Длина блока - 175.5 мм
Ширина блока – 63 мм
Высота блока – 36 мм
Коэффициент заполнения блока по объему – 0,39
Давление окружающей среды в - 0.1 МПа
Температура окружающей среды – 23 Град. Цельсия
Площадь одного перфорационного отверстия – 3 мм2
Количество перфорационных отверстий – 36 шт.
Количество типов теплонагруженных элементов – 2 шт.
|
Название |
Количество |
Мощность |
Площадь |
|
И(К155ЛИ1) |
3 |
0.165 |
485 |
|
2И-ИЛИ(К155ЛР1) |
3 |
0.19 |
560 |
3. Теоретические сведения
Элементы ЭВМ, выделяющие тепловую энергию, называются источниками, а поглощающую ее - стоками. Этот процесс называется теплообменом (3 способа кондукции или теплопроводность, естественная и принудительная конвенция, излучение).
Тепловой режим конструкции ЭВМ зависит от следующих факторов:
1. температура окружающей среды.
2. мощности истоков и стоков тепловой энергии
3. мощности системы охлаждения
4. условий теплообмена
Тепловой режим называется нормальной, если t элементов конструкции < допустимой ПТЗ.
В общем случае перенос тепловой энергии Фi от изотермической поверхности, имеющей температуру Qi к изотермической поверхности с температурой Qj описывается выражением
Qi-Qj=Fi, j*Фi или Qj-Qi=Fj, i*Фj,
где Qi-Qj, Qj-Qi - температурный напор; Fi, j - коэффициент пропорциональности или тепловой коэфициент (Fi, j=Fj, i), причем структура коэффициента Fi, j зависит от существующих в каждом конкретном случае способов переноса тепловой энергии.
Рассмотрим основные механизмы переноса тепловой энергии: кондукцию, конвекцию и излучение.
Кондукция - это передача теплоты посредством взаимодействия между молекулами тела или соприкасающихся тел. Если соприкасающиеся тела или участки тела имеют разную температуру, то за счет теплопроводности возникает поток теплоты, направленный в сторону уменьшения температуры. Теплообмен кондукцией осуществляется также в среде и между твердым телом и средой, если в среде нет движения или у поверхности тела существует неподвижная пленка жидкости (пленочный режим движения среды).
Нередко элементы конструкции ЭВМ представляют собой соприкасающиеся друг с другом тела, выполненные из разных материалов. В месте контакта тел возникает тепловое сопротивление, зависящее от степени непараллельности и микронеровностей сопрягаемых поверхностей. Если непараллельностью поверхностей можно пренебречь, то удельное тепловое сопротивление контакта определяется физико-механическими свойствами материалов, чистотой обработки поверхностей и удельным давлением сжатия.
Перенос теплоты конвекцией связан с движением жидкой или газообразной среды, соприкасающейся с твердым телом (элементом конструкции). Тепловая энергия передается между твердым телом и средой, и в самой среде. Конвекция заключается в совместном действии явлений теплопроводности среды, запасания энергии в ней и её перемешивания. Конвекция называется естественной, если осуществляется при свободном движении среды за счет разности плотности холодной и горячей областей, и принудительной, если движение среды происходит под действием внешних сил.
Теплообмен излучением. Тепловая энергия излучается электромагнитными волнами в инфракрасном диапазоне длин. По закону Стефана - Больцмана излучаемая в пространство энергия
Ф = еСoS(Q/100)^4,
где е-степень черноты тела; Сo=5,67 Вт/(м^2 * K^4) – коэффициент излучения абсолютно черного тела; S - площадь излучающей поверхности тела; Q - температура тела.
Тепловая энергия (Вт), передаваемая излучением от поверхности тела i с температурой Qi и площадью Si к поверхности тела j с температурой Qj и площадью Sj, на основании того же закона:
Фi, j = епрi, j CoGi, jSi[(Qi/100)^4-(Qj/100)^4],
где епрi, j - приведённая степень черноты тел i и j; Gi, j - коэффициент облученности, показывающий, какая часть тепловой энергии, излучаемой телом i, попадает на тело j; Qi и Qj - абсолютная температура тел i и j.
4. Результат работы программы
|
название |
Количество |
Мощность |
Площадь |
T окр.ср |
Т пов-ти |
|
К155ЛИ1 |
3 |
0.165 |
485 |
33,12 |
39,86 |
|
К155ЛР1 |
3 |
0.19 |
560 |
33,09 |
39,82 |
Температура корпуса блока: 28,00
Температура нагретой зоны: 29,94
Средняя температура воздуха в блоке: 27,16
5. Вывод
В ходе лабораторной работы были получены практические навыки расчета тепловых характеристик. В результате выполнения расчетов для заданного по варианту блока были получены: температура корпуса блока, температура нагретой зоны; средняя температура воздуха в блоке.