Техниката, например CPU Intel Pentium4 Willamette 1,9 GHz и охладител B66-1A произведен от ADDA Corporation, описва процедурата за изчисляване на перки радиатори, предназначени за охлаждане, генериращи топлина елементи СЕА с принудителна конвекция и термичен контакт плоски повърхности мощност до 100 вата. Техниката позволява да се получи практически изчисляване на съвременни високо-производителни малки устройства, за да разсее топлината и да ги прилага към цялата гама от електронни устройства, които се нуждаят от охлаждане.
Опциите в изходните данни:
Р = 67 W, мощността, разсейвана охлажда член;
QC = 296 ° К, температурата на средата (въздух) в градуса Келвин;
qpred = 348 ° К максимална температура на кристала;
Qr = NN ° К. средна температура на основата на радиатора (изчислени по време на изчислението);
H = 10 март -2 m, височина перки в метри;
г = 0,8 10 -3 m, дебелина ребро в метри;
б = 1,5 10 -3 m, разстоянието между ребрата;
LM = 380 W / (m ° K), термичната проводимост на материала на радиатора;
L = 8,3 10 -2 m, размер радиатор по ръба в метри;
В = 6,9 10 -2 m, размер радиатор напречни ръбове;
А = 8 10 -3 m, дебелината на основата на радиатора;
V ³ 2 m / сек, скоростта на въздуха в канали радиатор;
Z = 27, броят на радиаторни перки;
НАГОРЕ = NN К. прегряване радиатор база, изчислени в процеса на изчисляване;
ЕР = 0.7, излъчването на радиатора.
Предполага се, че източникът на топлина се намира в центъра на радиатора.
Всички линейни размери са измерени в метри, температурата е в градуси по Келвин, мощност и времето в секунди.
Дизайнът на радиатора и параметрите, необходими за изчисленията е показано на Фиг.1.
Процедурата за изчисление.
1. Определяне на общото сечение на каналите между ребрата по формулата:
За получи оригиналните данни - S A = (Z - 1) · б-H = (27-1) · 1,5 · 10 -3 3 10 -2 = 1,1 10 -3 м 2
За инсталациите централни фен, изходите на въздушния поток през двете крайни повърхности и областта сечение на канала се удвоява и равна на 2.2 10 -3 m 2.
2. Не две стойности радиатор база температура и изпълняват изчисления за всяка стойност:
От това се определя на база прегряване радиатор нагоре от околната среда.
За първата точка Р U = 57 ° К, втората р ф = 17 ° К.
3. Определяне на температурата на р. необходимо, за да се изчисли броят Nusselt (Nu) и числото на Рейнолдс (Re):
където: QS-стайна температура, средата,
V - скорост на въздуха в каналите между ребрата, в м / сек;
Sc - общата площ на напречното сечение на каналите между ребрата, в м 2;
R - плътност на въздуха при р виж, в кг / м3,
Cp - специфична топлина на въздуха при температура на р виж, в J / (кг ° К х);
P - мощност отхвърляне радиатор.
За получи оригиналните данни - Q = С + P / (2 · V · S до · R · С п) = 296 + 67 K / (2 · 2 m / и 1,1 · 10 -3 m 2 · 1.21 · 1005) = 302,3 ° К (29,3 ° С)
* Стойността за даден перки инсталация радиатор фен с централен, V от изчислението на 1.5-2.5 м / сек (виж Приложение 2), От публикации [L.3] около 2 м / сек. За кратко, разширяващи канали, като охладител процент Golden кълбо на охлаждащ въздух може да бъде до 5 м / сек.
4. Определяне на стойността на критериите на Рейнолдс и Nusselt, необходими за изчисляване на коефициента на топлопреминаване перки:
където: п - кинематичен вискозитет на въздух при QC, м2 / и от Prilozheniya1, таблица 1.
За получи оригиналните данни - Re = VL / п = 2 * 8,3 10 -2 / 15,8 10 -6 = 1,05 10 4
Nu = 0032 Re 0,8 [5]
За получили първоначалните данни - Nu = 0032 Re 0,8 = 0032 (2,62 10 април) 0,8 = 52,8
5. Определяне на коефициента на конвективни перки за пренос на топлина:
където, L - коефициент на топлопроводимост на въздух (W / (m °)) при QC от допълнение 1, таблица 1.
За получаване на данни източник - А = Няма · л а / L = 52,8 · 2,72 10 2 / 8,3 10 -2 = 17,3
6. Определяне на спомагателни фактори:
Ние определяме стойността на хиперболичен тангенс и MH-ти (МЗ).
За получи оригиналните данни - m = (2 · а м / л · г) 1/2 = (2 · 17.3 / (380 · 0,8 10 -3)) 1/2 = 10,6
За получи оригиналните данни - M-H = 10,6 * 10 март и 2 = 0.32; та (m-H) = 0,31
7. Определяне на количеството топлина, освободен чрез конвекция с перки:
където: Z - броя на ръбовете;
LM = топлопроводимост на радиатора метал, W / (m · ° K);
m - виж формула 7 ;.
Sp - сечение на перките, м 2,
UP - радиатор база температура прегряване.
S р = L · г = 8,3 · 10 -2 0,8 10 -3 = 6,6 10 -5 т2
Pk P = Z · л m · т · S р р · ф · то (m-H) = 27 · 380 · 10.6 · 10 -5 6,6 · 57 · 0.31 = 127 вата.
8. Определяне на средната температура на ребрата на радиатора:
където: CH (МЗ) - хиперболичен косинус.
За получи оригиналните данни - р Ср = (р р / 2) [1 + 1 / СН (m · Н)] = (353/2) [1 + 1 / 1.05] = 344 ° К (71 ° С)
* Стойността на допирателната и хиперболичен косинус се изчислява по калкулатор инженеринг последователни операции "Нур" и "Tg" или "COS".
9. Определяне на коефициента на лъчиста пренос на топлина:
F (р виж, Q и) = 0.23 [10 май -3 (р + р вж в)] 3
За получи оригиналните данни - F (р виж, Q и) = 0.23 [10 май -3 (р + р вж в)] 3 = 0,23 [5 10 -3 (335 + 296)] 3 = 7 54
J = б / (Ь + 2 Н) = 1,5 10 -3 / (1,5 + 3 10 -3 10 -2) = 0,048
10. Определя се площта на излъчващата повърхност на топлинния поток:
S = L 2 L [(Z 1) · (б + г) + г] 2 H · L · Z (m 2) [12]
За получи оригиналните данни - S L 2 = L [(Z 1) · (б + г) + г] 2 H · L · Z = 0,1445 м 2
11. Определя се количеството на топлината, излъчена от радиация:
За получи оригиналните данни - P L = а п S N (Q ср - р и) = 0.25 · 0,1445 · (344 - 296) = 1,73 W.
12. Общият размер на топлината, излъчена мивката топлина при предварително определена температура радиатор Q р = 353K:
За получили първоначалните данни - P = P L + P PK = 127 + 128,7 = 1.73 вата.
13. Повторете това изчисление за температурата на радиатора Qr = 313K, и конструиране двуточков характеристика изчислената топлинна радиатор. За тази точка Р = 38W. Тук, а вертикалната ос показва количеството топлина, отделяна радиатор PP. и хоризонтално температурата на радиатора Qr.
От получената графиката, за да се определи 67Vt предварително определен капацитет, Qr = 328 ° К, или 55 ° С.
14. С топлинна характеристика радиатор определи, че в даден мощност P р = 67Vt, Qr температура радиатор = 328,5 ° С НАГОРЕ температура радиатор прегряване може да се определи с формула 2.
15. Определяне на температурата на кристал и я сравнете с пределно допустимите стойности, определени от производителя,
qr- температура радиатор база за даден дизайн точка,
P - резултат изчисление с формула 14,
РПК - термична устойчивост тяло процесор - кристал, за даден източник на топлина е равно на 0.003 K / W
RPR - термична устойчивост тяло радиатор, за даден източник на топлина е равна на 0,1 K / W (с топлопроводим паста).
Резултатът под температурата граница, определена от производителя, и е в близост до [L.2] (около 57 ° С). Температурата прегряване кристалната спрямо околния въздух в горните изчисления 32 ° С, и в [L.2] 34 ° С
Като цяло, топлинно съпротивление между две плоски повърхности, когато се прилага спойка пасти и лепила:
където: г к - дебелина на разликата между радиатора и единица корпуса на охлаждане изпълнен с топлопроводим материал, m,
Lk - термичен коефициент проводимост на материала топлопроводимост в процепа W / (m К),
Skont - площ на контакт в т2.
Приблизителната стойност R KR на достатъчно затягане и без печати и смазочни материали равни
При прилагането на паста, термичната устойчивост капки от около 2 пъти.
16. Сравнение с Qc qpred. имаме радиатор осигуряване Qc = 325 ° К. малко qpred = 348 ° К, - посочено радиатора осигурява доставка на топлинна единица лечение.
17. Определяне на термична устойчивост изчислява радиатора:
R = ф р / P (° / W) = 32/67 = 0,47 ° / W
Изчислената топлообменника осигурява отвеждането на топлината 67Vt капацитет при стайна температура до 23 ° С, температурата на кристал от 325 ° К (62 ° С), не по-голяма от оставя за процесора 348 ° К (75 ° С).
Използване на специална повърхностна обработка да се увеличи въздействието на топлинна енергия чрез радиация при температури до 50 ° С се оказа неефективен и не се препоръчва, защото Тя не заплати съдебните разноски.
Бих искал да видя този материал, за да ви помогне да не само да се изчисли и да произвежда модерна високопроизводителна компактен топлообменник, като например тези, които са широко използвани в областта на компютърните технологии, но и компетентно да взема решения относно използването на такива устройства, по отношение на целите си.
Константите за изчисление на топлообменника.
Постоянни стойности за междинни температури, в първо приближение могат да бъдат получени чрез конструиране на графики на функциите за споменатата първа температура в колоната.
Приложение 2.
Изчисляване на скоростта на въздуха на охладителната радиатора.
Скоростта на потока на охлаждащата течност в принудителна конвекция в газове:
Където: GV - обемна скорост на потока на охлаждащата течност (за фен 70x70, S AVE = 30 cm 2. Лопатките 7, Р = ем 2,3Vt, w = 3500 об / мин, Gv = 0,6-0,8 м 3 / мин ., или действително или 0,2-0,3 V = два метра / сек)
S к - свободен проход за областта на канала напречно сечение.
Предвид факта, че областта на потока от секцията фен от 30 cm 2 и площта на отоплителното тяло 2. канали 22 cm Скоростта на продухване с въздух се определя по-малък, и е равна на:
V = GV / S = 0,3 м 3 / мин / 2.2 10 -3 m 2 = 136 m / мин = 2,2 м / сек.
За да се приеме плащането, 2 м / сек.
Тази техника е в PDF формат може да изтеглите оттук.
Свързани статии