close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Лабораторная работа №1(1)

код для вставкиСкачать
Лабораторная работа №1
Расчет тепловых режимов стоек РЭС
Цель работы - изучение моделей и методов исследования теплового режима сложных систем РЭС и расчет их тепловых характеристик с использованием специализированного программного комплекса.
Теоретические сведения
В соответствии с методом поэтапного моделирования исследование температурных полей комплекса РЭС начинается с верхнего у ровня конструктивной иерархии - стойки. Расчет теплового режима стойки РЭС заключается в определении среднеповерхностных температур блоков, корпуса стойки и среднеобъемной температуры воздуха внутри корпуса. Тепловой моделью стойки является система тел с сосредоточенными теплофизическими параметрами, показанная на рис. 1.
Рисунок 1- Тепловая модель стойки:
1 - корпус стойки; 2 - блоки
Блоки моделируются параллелепипедами (1...N-2) с размерами lххlухlz, находящимися внутри замкнутой прямоугольной оболочки N - корпуса стойки (LxxLyxLz). Воздух, протекающий внутри стойки, рассматривается как тело с номером N-1. Теплообмен между блоками, воздухом внутри корпуса и корпусом, а также между блоками, корпусом и окружающей средой осуществляется путем конвекции и излучения. Выделяемая в блоках тепловая энергия передается воздуху, другим блокам, имеющим более низкую температуру, а также идет на нагревание самого блока. (1)
с начальными условиями
(2)
где Сi, CN - полные теплоёмкости блоков и корпуса стойки;
υi, υN-1, υN - перегревы блоков, воздуха внутри стойкий корпуса;
τ - время;
σic, σNc - тепловые проводимости блок-среда и корпус-среда;
σij, σ (N-i)j, σNj - тепловые проводимости блок-блок, воздух-блок и воздух-корпус, корпус-блок и корпус-воздух;
Pi, PN - мощности, выделяемые в блоках, и суммарная мощность стойки;
ср - удельная теплоемкость воздуха;
G - массовый расход воздуха.
Для решения системы (1) - (2) используются численные (например, метод Эйлера) или аналитические методы. Точные решения в аналитической форме могут быть получены для N = 4, при большей размерности задачи применяются приближенные способы, одним из которых является метод эффективного тела. Сущность данного метода заключается в поочередном выделении из всей совокупности тел одного i-го тела и расчете его температуры. При этом все остальные тела системы рассматриваются в качестве одного тела, называемого эффективным, т. е. тепловые связи между ними считаются идеальными. В результате, вместо системы N уравнений получаем систему двух уравнений для перегревов выделенного тела υi и эффективного - υЭ:
(3)
с начальными условиями
(4)
где
Решение системы (3) - (4) для υi имеет вид
(5)
где - стационарный перегрев i - го тела;
Тепловые проводники, входящие в управление, вычисляется по формула
(6)
где S - площадь поверхности корпуса стойки или блока при определении проводимостей блок-среда, корпус-среда, воздух-блок и воздух-корпус или площадь взаимодействующих поверхностей при определении проводимостей блок-блок и блок-корпус;
αл, αк - коэффициенты теплоотдачи излучением и конвекцией.
Определение αл осуществляется на основании закона Стефана-Больцмана αк - по критериальным уравнениям. Для оценочных расчетов рекомендуются следующие значения: αл = 6 Вт/(м²К), αк = 12; 9; 6 Вт/(м²К) - для верхних, боковых и нижних поверхностей, соответственно.
2 Исходные данные для расчета
Размеры стойки вычисляются по следующим формулам:
длина: (7)
ширина: (8)
высота (9)
где N-номер варианта (N=14).
Получим: L=7140 мм; В=5140 мм; Н=6140 мм.
Теплоемкость воздуха - 400 Дж/К; корпуса - 600 Дж/К.
Количество блоков - 3.
Температура среды:
(10)
Т=27 0С.
Мощности тепловыделения блоков:
(11)
(12)
(13)
Получим: Р1=32 Вт; Р2=37 Вт; Р3=44 Вт.
Тепловая проводимость блок-воздух: G(n-1)j=0.5 Дж/К.
Тепловая проводимость блок-корпус: Gn=0.6 Дж/К.
Теплоемкости блоков: С=0.8 Дж/К.
Тепловые проводимости блок-блок: Gij=0.5 Дж/К.
Расход воздуха: V=0.05 м3.
3 Результаты расчетов на ЭВМ
Естественное охлаждение
Мощности тепловыделения блоков, Вт
1-й 32
2-й 37
3-й 44
Тепловые проводимости блок-корпус , Дж/К
1-й 0,6
2-й 0,6
3-й 0,6
Тепловые проводимости блок-воздух, Дж/К
1-й 0,5
2-й 0,5
3-й 0,5
Теплоемкости блоков, Дж/К
1-й 0,8
2-й 0,8
3-й 0,8
Температура воздуха на входе: 27 гр.С
Стационарный тепловой режим Тело системы | Перегрев гр.С
Блок№1 - 12,36
Блок№2 - 14,29
Блок№3 - 16,98
Газ - 0,06
Корпус - 0,06
Нестационарный тепловой режим.
Результаты расчета приведены на графике:
Рисунок 1
Принудительное охлаждение: Мощности тепловыделения блоков, Вт
1-й 32
2-й 37
3-й 44
Тепловые проводимости блок-корпус, Дж/К
1-й 0,6
2-й 0,6
3-й 0,6
Тепловые проводимости блок-воздух, Дж/К
1-й 0,5
2-й 0,5
3-й 0,5
Теплоемкости блоков, Дж/К
1-й 0,8
2-й 0,8
3-й 0,8
Температура воздуха на входе: 27 гр.С
Расход воздуха: 0,05 м^3
Стационарный тепловой режим Тело системы | Перегрев гр.С
Блок№1 - 11,93
Блок№2 - 13,86
Блок№3 - 16,55
Газ - 0,57
Корпус - 0,48
Нестационарный тепловой режим
Результаты расчета приведены на графике:
Рисунок 2
Вывод: исходя из полученных экспериментальных данных, видно, что как при естественном, так и при принудительном охлаждении, после установления стационарного, режима наибольший перегрев наблюдается у третьего блока (т.к. Р1<P2<P3); перегрева же корпуса и газа мы не наблюдаем.
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
100
Размер файла
111 Кб
Теги
работа, лабораторная
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа