перейти к полному списку дипломных проектов
Ссылка на скачивания файла в формате .doc находится в конце странички
3. Расчет теплового режима.
Подавляющее большинство РЭА лишь небольшую потребляемой от источников питания энергии выдают в виде полезной энергии сигналов, остальная часть преобразуется в тепловую энергию и передается в окружающую среду. Общий температурный фон устройства будет определятся удельной мощностью тепловыделения и плотностью теплового потока, проходящего сквозь кожух (корпуса) устройства.
Точный анализ температурного состояния РЭА связан с большими трудностями, которые объясняются сложностью конструкции происходящих в ней процессов, поэтому при изучении теплового режима РЭА применяют приближенное физико-математическое исследование и расчет теплоотвода в РЭА носит оценочный характер, необходимый для установления исходных параметров конструкции.
По соображениям экономичности, прежде всего, необходимо стремится к естественному охлаждению, принимая конструктивные меры к интенсификации передачи тепла в окружающее пространство или на другие части конструкции.
Естественное воздушное охлаждение возможно только при атмосферном давлении окружающего воздуха не ниже 53-60 кПа и при относительно невысокой температуре.
Естественное воздушное охлаждение в герметичных блоках позволяет отводить тепло при плотностях теплового потока до 0,05 Вт/см2, при перегрев внутри блока не превышает 30(С. такой перегрев допустим для аппаратуры, работающей в условиях близких к нормальным.
Целью расчета является определение температуры нагретой зоны и среды вблизи поверхности радиоэлементов, необходимых для расчета надежности блока. Расчет температуры производится для критического элемента, т.е. элемента, максимально допустимая температура, которого имеет наименьшее значение среди всех элементов, входящих в состав устройства.
Исходя из перечня элементов прибора определяем, что максимально допустимая рабочая температура большинства радиоэлементов не ниже +85(С (конденсаторы, резисторы, диоды, транзисторы). Самой низкой рабочей температурой обладает микросхема серии 564, которая составляет +70(С, поэтому расчет будем вести относительно микросхем указанной выше серии.
Расчет теплового режима проведем по методике, изложенной в [6], согласно которой он проводится в три этапа:
1. Определение температуры корпуса.
2. Определение сренеповерхностной температуры нагретой зоны.
3. Определение температуры поверхности элемента.
Этап 1. Определение температуры корпуса.
1. Рассчитываем удельную поверхностную мощность корпуса блока
, (3.1)
где Р0 – мощность, рассеиваемая блоком в виде теплоты Р0=85Вт;
Sк – площадь внешней поверхности корпуса блока (м2).
, (3.2)
где L1 ,L2 , L3 – длина, ширина и высота корпуса соответственно (м).
м2.
вт/м2.
Полученный результат не превышает 103 Вт/м2, поэтому принимаем естественное воздушное охлаждение. Компоновка прибора предусматривает это. Печатные платы расположены вертикально, имеется перфорация корпуса.
2. По графику приведенному на рис 4.10 [6], задаемся перегревом температуры корпуса прибора в первом приближении (tк=16(С.
3. Определяем коэффициент лучеиспускания для верхней (пв, боковой (пб и нижней (пн поверхностей корпуса прибора
, (3.3)
где (i – степень черноты i – поверхности корпуса, определяется в зависимости от материала по таблице 4,9 [6]. (н = (в = (б = 0,25 для алюминия.
.
4. Для определяемой температуры tm=t0+(tk=25+16=41(C , рассчитываем число Грасгофа Gr для каждой поверхности корпуса
, (3.4)
где Lопр.i – определяющий размер i-ой поверхности;
(m – коэффициент объемного расширения для газов (m=(tm+273)-1;
q – ускорение свободного падения 9,8 м/с2;
Vm – кинетическая вязкость газов, определяется из таблицы 4.10 [6] для определяющей температуры tm Vm=1,6(105 м2/с.
.
5. Определяем число Прандтля Pr, которое определяется из таблицы 4.10 [6], для определяющей температуры Pr = 0,701.
6. Определяем режим движения газа обтекающего каждую поверхность корпуса
(3.5)
. (3.6)
Из полученных результатов в соответствии с данными [6] , делаем заключение, что для прибора имеет место ламинарный режим движения воздуха.
7. Рассчитываем коэффициент теплообмена конвенцией для каждой поверхности корпуса прибора (ki
Для данного режима , (3.7)
где (m – теплопроводность воздуха определяется по таблице 4.10 [6] для определяющей температуры tm.
(m=2,68(10-2 (Вт/мк),
Ni – коэффициент учитывающий ориентацию поверхностей корпуса (0,7 – для нижней поверхности, 1- для боковой, 1,3 – для верхней поверхности).
8. Определим тепловую проводимость между поверхностью корпуса и окружающей средой (к
, (3.8)
где Sн, Sб, Sв – площади нижней, боковой и верхней поверхностей соответственно.
Sн= Sв=L1L2=0,48(0,28=0,1344 (3.9)
Sб=2L3(L1+L2)=2(0,3(0,48+0,28)=0,456 (3.10)
(к=(2,64+2,3)(0,1344+(3,7+2,3)(0,456+(2,64+2,3)(0,1344=0,572
9. Рассчитаем перегрев корпуса во втором приближении ( tко.
, (3.11)
где kнi – коэффициент, учитывающий атмосферное давление kн1=1;
kкп – коэффициент, зависящий от коэффициента перфорации kп, определяется по графику 4.11.
, (3.12)
где Sп – площадь перфорации отверстий Sп=20(10-3 м2.
kп=0,086 , kкп=0,94
.
10. Определяем ошибку расчета:
11. Рассчитываем температуру корпуса, (С;
(3.13)
Этап 2. Определение среднеповерхстной температуры нагретой зоны.
1. Вычисляем условную удельную поверхностную мощность нагретой зоны q3.
, (3.14)
где l1, l2, l3 – длина, ширина и высота нагретой зоны.
2. Из графика [6] находим в первом приближении перегрев нагретой зоны относительно окружающей среды (t3 = 8.
3. Определяем коэффициент теплообмена излучением между нижней (элн, верхней (элв и боковыми (элб поверхностями нагретой зоны и корпуса.
, (3.15)
где (mi – приведенная степень черноты i–ой поверхности нагретой зоны и корпуса
, (3.16)
где (зi и Sзi – приведенная степень черноты i-ой поверхности нагретой зоны
,
,
,
,
,
.
4. Для определяющей температуры tm=(tк+t0+(tз)/2=(38,96+25+8)/2=35,48 и определяющего размера i-ой поверхности находим числа Грасгофа и Грандтля:
,
,
Pr=0,701
5. Рассчитываем коэффициенты конвенционного теплообмена между нагретой зоной и корпусом для каждой поверхности.
Для нижней поверхности (3.17)
Для верхней поверхности Gr=2,906(106, поэтому (з.к.в определяем по формуле
(3.18)
Для боковой поверхности GrбPr=3,415(106(0,701=2,394(106 , (з.к.б определяется по формуле:
(3.19)
6. Определяем теплопроводность между нагретой зоной и корпусом
(3.20)
7. Рассчитываем нагрев нагретой зоны во втором приближении
(3.21)
8. Определяем ошибку расчета
(3.22)
Так как погрешность нагретой зоны составляет менее 0,1, то расчет выполнен правильно, поэтому после определения температуры нагретой зоны tз=t0 +(tз0=8,32 можно перейти к расчету поверхности элементов.
Этап 3. Расчет температуры поверхности элемента
1. Определяем эквивалентный коэффициент теплопроводности. Т.к. теплопроводные шины отсутствуют, то , где (n – теплопроводность материала основания печатной платы, для стеклотекстолита (n=0,3.
2. Определяем эквивалентный радиус микросхемы (м).
(3.23)
где Sосн –площадь основания микросхемы.
По ГОСТ 17467-79 корпус микросхемы имеет размеры (19,2(7,3(5) мм, тогда Sосн=1,4(10-4 м2.
3. Определим площадь поверхности микросхемы
Sис=0,0192(0,0073(2+0,0073(0,005(2+0,0192(0,005(2=5,45(10-4 м2.
4. Рассчитаем коэффициент распределения теплового потока
, (3.24)
где (1, (2 –коэффициенты естественного теплообмена с 1-ой и 2-ой сторонами печатной платы. Для естестве
скачать бесплатно Специализированный источник питания для АТС
Содержание дипломной работы
Министерство общего и профессионального образования
2. Цель проектирования.
6. Содержание пояснительной записки: Введение. 1.1.Анализ технического задания. 1.2.Обоснование критерия качества проектируемого изделия.1.3.Патентно-информационный поиск. 2.1.Формализация критерия качества. 2.2.Разработка конструктивных вариантов. 2.3.Оптимизация конструкции. Выбор оптимального варианта. 2.4.Детально- конструктивная проработка оптимального варианта. 2.5.Выбор материалов
Введение
1. Технико-экономический анализ темы проекта.
1.2. Обоснование критерия качества проектируемого изделия.
1.3 ПАТЕНТНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОИСК
Научно-технические источники.
2. Конструкторская часть.
2.2. Разработка конструктивных вариантов.
2.3. Оптимизация конструкции в соответствии с выбранным
2.4. Детально-конструктивная проработка оптимального варианта.
2.4.2. Конструктивная проработка источника питания
2.5. Выбор материалов
2.5.2. Выбор материалов
2.5.3. Выбор покрытия
3. Расчет теплового режима.
4. Расчет надежности.
5. Разработка структурной схемы
6. Технологическая часть
6.2 Технологическое приспособление для изготовления печатной платы.
6.3. Расчет усилия вырубки платы по контуру и обоснование выбора пресса.
6.4 Расчет исполнительных размеров пуансона и матрицы вырубного штампа.
7. Инструкция по эксплуатации
8. Организационно-экономическая часть.
8.2 Составление и расчет сетевого графика
8.3 Расчет затрат на проектирование и использование специализированного источника питания для АТС.
8.3.2. Определение прибыли и договорной цены
8.4. Расчет затрат на изготовление опытного образца электронного устройства и предпроизводственных затрат.
8.5. Расчет затрат на изготовление проектируемого электронного устройства
8.6. Расчет лимитной цены.
8.7. Оценка уровня качества проектируемого электронного устройства.
8.8. Расчет эксплуатационных затрат потребителя.
8.9. Расчет годовых текущих издержек.
Заключение
Литература список
