МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

" ЧЕРНІВЕЦЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ КОЛЕДЖ"

Розрахунок радіатора

Практична робота17

Основи конструювання та технології виробництва РЕА

Розробив: Д. В. Радул

Перевірив: Н. Ю. Глушко

Тема: Розрахунок радіатора

Мета: Визначити параметри радіатора

Завдання: Визначити тип радіатора, матеріал, геометричні розміри та метод ізоляції радіатора від корпуса електрорадіоелемента (ЕРЕ)

1 Вихідні дані:

1. 1 Тип електрорадіоелемента – транзистор (діод, стабілітрон і ін. );

1. 2 Потужність, яку розсіює ЕРЕ – Р, Вт;

1. 3 Температура оточуючого середовища tc, º С;

1. 4 Необхідність ізоляції між радіатором та корпусом ЕРЕ;

1. 5 Обмеження на розміри радіатора.

Значення вихідних даних в залежності від варіанту подані в таблиці 1.

Таблиця 1- Вихідні дані

№ варіанту
Тип ЕРЕ	Транзистор КТ903А
Потужність розсіювання Р, Вт
Температура оточ. серед. tc, º С
Необхідність ізоляції	Ізоляція необхідна
Обмеження на розміри, см	10× 10

2 Порядок розрахунку:

2. 1 Визначимо тепловий опір радіатор-середовищеRtр. с.

Rtр. с. = ( [tп. max – tc. ] / Р) – (Rtп. к. + Rtк. р. ), (º С/Вт)(1)

Rtр. с. = ( [115 – 25] / 14 ) – ( 3, 3 + 0, 5) =2, 62 º С/Вт

де tп. max – максимальна температура p-nпереходуЕРЕ, º С;

Rtп. к. – тепловий опір перехід-корпус ЕРЕ, º С/Вт;

Rtк. р. – тепловий опір корпус-радіаторЕРЕ, º С/Вт.

Значення максимальної температури p-nпереходуtп. max та теплового опору перехід-корпус Rtп. к. для транзисторів можнавизначити з таблиці 2.

Таблиця 2 - Параметри транзисторів

Тип транзистора	R t п. к. , º С/Вт	t п. max, º С
КТ903А	3, 3

Значення теплового опору корпус-радіатор R t к. р. залежить від якості теплового контакту між корпусом та радіатором. Чим краще відшліфовані прилягаючі поверхні, тим краще передаєтьсятеплова енергія від корпуса до радіатора, а відповідно, тим менше опір R t к. р.

При наявності повітряних зазорів між площинами корпусу та радіатора опір Rtк. р. збільшується, тому зазор заповнюють однією з таких речовин:

а) смола Rtк. р. = 0, 5º С/Вт;

б) кремнійорганічна речовина Rtк. р. =0, 5º С/Вт;

в) невисихаюче мінеральне масло Rtк. р. = 0, 5º С/Вт;

в) свинцева фольга Rtк. р. = 0, 5…1, 0º С/Вт.

Нерідко корпус транзистора необхідно ізолювати від радіатора. В такому випадку застосовують такі методи (дивись таблицю 3):

Таблиця 3 - Методи ізоляції корпусів ЕРЕ від радіатора

Матеріал прокладки, або метод обробки поверхні радіатора	R t к. р., º С/Вт
Слюда з невисихаючим мінеральним маслом	0, 5

2. 2 Визначимо загальний тепловий опір системиRtп. с.

Rtп. с. = Rtп. к. + Rtк. р. + Rtр. с., (º С/Вт)(2)

Rtп. с. = 3, 3 + 1, 1 + 2, 6 = 7

2. 3 Визначимо площу радіатора S

S = β / Rtр. с., см² (3)

S = 1200 / 2, 6 =461, 5 см²

де β – коефіцієнт, що залежить від матеріалу радіатора

(дивись таблицю 4).

Таблиця 4 - Матеріали радіаторів

Матеріал радіатора	Стан поверхні	Положення радіатора	Коефіцієнт β
Алюміній	Піскоструйне полірування та матування	Вертикальне

При розміщенні радіатора в вертикальному положенні повітря вільно обтікає пластини радіатора, тому коефіцієнт β зменшується в два рази.

2. 4 Обираємо розмір одної сторони радіатора і визначаємо по значенню площі Sрозмір іншої сторони радіатора. Товщина пластини радіатора обираєтьсянеменше, ніж 1/40 від найменшої із визначених розмірів радіатора. Якщо отримані розміри не більше, ніж обмеження задані на розміри радіатора, то можна обратиодносторонній пластинчатий радіатор.

S=А× В, см²,

S =10× 10=100 см²

Оскільки отримані розміри більше, ніж обмеження задані на розміри радіатора, то обирають ребристий радіатор (Рисунок 1).

Рисунок1- Ребристий радіатор

2. 5 Для розрахунку ребристого радіатора застосовують визначену вище площу S. Таким чином площа ребристого радіатора S р. р. визначається

Sр. р. = 1, 5 × S, см²(4)

Sр. р. = 1, 5 × 461, 5= 692, 25 см²

Обираємо довжину А та висоту Н радіатора в залежності від місця його встановлення (рекомендована довжина А не повинна бути більша, ніж обмеження на розміри радіатора). Обираємо товщину ребра радіатора D в межах (0, 1…0, 5)см. Приймаємо крок ребер Е в межах (0, 3…1, 0)см.

А = 10см;

Н = 3см;

D = 0, 2см;

E = 0, 3см.

2. 6 Визначаємо кількість ребер радіатора n

n = A / (D + E), шт. (5)

n = 10 / (0, 2 + 0, 3) = 20шт

Визначену кількість ребер заокруглюємо до цілого числа.

2. 7 Визначаємо висоту ребра радіатора С

С = Н – Е, см (6)

С = 3 – 0, 3 = 2, 7 см

2. 8 Визначаємо ширину радіатора В

В = (Sр. р. – 2АD – 14СD) / (2А + 2D + 14СD), см (7)

В = (281, 25 – 2× 10× 0, 2 – 14× 2, 7× 0, 2) / (2× 10 + 2× 0, 2 + 14× 2, 7× 0, 2) = 9, 64 см

Якщо ширина радіатора В більше, ніж обмеження задані на розміри радіатора, то необхідно збільшити розмір висоти ребра радіатора С або зменшити крок ребер Е, а відповідно підвищиться кількість ребер n.

2. 9 Визначаємо температуру радіатора t р.

t р. = [ Р / (281, 25× 210× x) ] + t с. , º С (8)

деl– коефіцієнт теплопровідності ребра, який визначається по

таблиці 5

t р. = [ 14 / (293× 390× 0, 716) ] + 25 =25, 00017 º С

Таблиця 5 - Коефіцієнт теплопровідності матеріалів

Матеріал	l, Вт/(м× К)
Алюміній А0, А5, А7

x – коефіцієнт ефективності ребра, який визначається за

формулою

x=[th(mС)]/ (mС) (9)

де th (mС)–гіперболічний тангенс, значення якого можна визначити

по таблиці 6

x=[0, 716× (0, 29× 2, 7)] / (0, 29× 2, 7) = 0, 716

Таблиця 6- Значення гіперболічного тангенса

х	0, 0	0, 1	0, 2	0, 3	0, 4	0, 5	0, 6	0, 7	0, 8	0, 9	1, 0
th х	0, 000	0, 100	0, 197	0, 291	0, 380	0, 462	0, 537	0, 604	0, 664	0, 716	0, 762
х	1, 1	1, 2	1, 3	1, 4	1, 5	1, 6	1, 7	1, 8	1, 9	2, 0	2, 1
th х	0, 80	0, 83	0, 86	0, 88	0, 9	0, 92	0, 93	0, 946	0, 956	0, 964	0, 970
х	2, 2	2, 3	2, 4	2, 5	2, 6	2, 7	2, 8	2, 9	3, 0	3, 1	3, 2
th х	0, 976	0, 980	0, 984		0, 989	0, 991	0, 992	0, 993	0, 995	0, 996	0, 997

m– коефіцієнт для радіатора з ребрами прямокутного перерізу, якийвизначається за формулою

(10)

де α –коефіцієнт тепловіддачі, який можна визначити по таблиці 7

Таблиця 7- Ефективність систем охолодження

Система охолодження	Коефіцієнт тепловіддачіα, Вт/(м²× К)
Природна повітряна	2…10
Примусова повітряна	10…150
Природна рідинна	200…600
Примусова рідинна	300…3000
Випаровувальна	500…120000

Висновок: В результаті розрахунку я визначивтип радіатора - ребристий, його матеріал- алюміній, геометричні розміри А=10см., метод ізоляції -слюда з невисихаючим мінеральним масломрадіатора від корпусуелектрорадіоелемента та температуру радіатора t р.