Proučavanje toplotnog zračenja. određivanje emisivnosti sijalica sa žarnom niti od volframa

3.1 Toplotno zračenje i njegove karakteristike

Tijela zagrijana na dovoljno visoke temperature sposobna su da emituju elektromagnetne talase. Sjaj tijela povezan s zagrijavanjem naziva se toplinsko zračenje. Ovo zračenje je najčešće u prirodi. Toplotno zračenje može biti u ravnoteži, tj. može biti u stanju termodinamičke ravnoteže sa materijom u zatvorenom (termički izolovanom) sistemu. Kvantitativna spektralna karakteristika toplotnog zračenja je spektralna gustina luminoznosti energije (emisiona):

gdje je spektralna gustina luminoznosti energije; je energija elektromagnetnog zračenja emitovanog u jedinici vremena po jedinici površine tijela u rasponu valnih dužina od do ;

Karakteristika ukupne snage toplotnog zračenja po jedinici površine tijela u cijelom rasponu valnih dužina od do je energetski luminozitet (integrirana energetska luminoznost):

3.2. daska formula i zakoni Toplotno zračenje crnog tijela

Stefan-Boltzmannov zakon

Godine 1900. Planck je iznio hipotezu prema kojoj atomski oscilatori emituju energiju ne kontinuirano, već u dijelovima-kvantima. U skladu s Planckovom hipotezom, spektralna gustina svjetlosne energije određena je sljedećom formulom:

. (3)

Iz Planckove formule možete dobiti izraz za energetsku luminoznost. Zamenimo vrednost spektralne gustine energetske luminoznosti tela iz formule (3) u izraz (2):

(4)

Za izračunavanje integrala (4) uvodimo novu varijablu . Odavde ; . Formula (4) u ovom slučaju se transformiše u oblik:

As , tada će izraz (5) za energetsku luminoznost imati sljedeći oblik:

. (6)

Relacija (6) je Stefan-Boltzmann zakon, gdje je Stefan-Boltzmannova konstanta Š / (m 2 K 4).

Ovo implicira definiciju Stefan-Boltzmannovog zakona:

Energetski sjaj crnog tijela direktno je proporcionalan četvrtom stepenu apsolutne temperature.

U teoriji toplotnog zračenja, uz model crnog tijela, često se koristi koncept sivog tijela. Tijelo se naziva sivim ako je njegov koeficijent apsorpcije isti za sve valne dužine i ovisi samo o temperaturi i površinskim uvjetima. Za sivo tijelo Stefan-Boltzmannov zakon ima oblik:

gdje je emisivnost emitera topline (koeficijent crnila).

Prvi zakon vina (zakon istiskivanja vina)

Ispitajmo relaciju (3) za ekstrem. Da bismo to uradili, odredimo prvi izvod spektralne gustine u odnosu na talasnu dužinu i izjednačimo ga sa nulom.

. (8)

Hajde da uvedemo varijablu. Tada iz jednačine (8) dobijamo:

. (9)

Transcendentalna jednadžba (9) općenito se rješava metodom uzastopnih aproksimacija. Budući da je za realne temperature moguće pronaći jednostavnije rješenje jednačine (9). Zaista, pod ovim uslovom, relacija (9) je pojednostavljena i poprima oblik:

koji ima rješenje za . Dakle

Tačnije rješenje jednačine (9) metodom uzastopnih aproksimacija dovodi do sljedeće zavisnosti:

, (10)

gdje mK.

Definicija prvog Wienovog zakona (Wienov zakon pomaka) slijedi iz relacije (10).

Talasna dužina koja odgovara maksimalnoj spektralnoj gustini energetske luminoznosti je obrnuto proporcionalna temperaturi tijela.

Količina se zove Wienova konstanta zakona pomaka.

drugi zakon krivice

Zamijenimo vrijednost iz jednačine (10) u izraz za spektralnu gustinu luminoznosti energije (3). Tada dobijamo maksimalnu spektralnu gustinu:

, (11)

gdje Š/m 2 K 5.

Relacija (11) implicira definiciju Wienovog drugog zakona.

Maksimalna spektralna gustina energetske luminoznosti crnog tijela direktno je proporcionalna petom stepenu apsolutne temperature.

Količina se zove konstanta Wienovog drugog zakona.

Na slici 1 prikazana je zavisnost spektralne gustine energetske luminoznosti od talasne dužine za određeno telo na dve različite temperature. Sa povećanjem temperature, površina ispod krivulja spektralne gustine treba da se povećava proporcionalno četvrtom stepenu temperature u skladu sa Stefan-Boltzmanovim zakonom, talasna dužina koja odgovara maksimalnoj spektralnoj gustini treba da se smanji obrnuto s temperaturom prema Wienovom zakonu pomaka, i maksimalna vrijednost spektralne gustine bi se trebala povećati direktno proporcionalno petom stepenu apsolutne temperature u skladu sa Wienovim drugim zakonom.

Slika 1

4. INSTRUMENTI I DODATNA OPREMA. OPIS INSTALACIJE

U ovom radu se kao zračeće tijelo koristi žarna niti električnih sijalica različite snage (25, 60, 75 i 100 W). Za određivanje temperature žarulje žarulje uzima se strujno-naponska karakteristika kojom se određuje vrijednost statičkog otpora () žarulje i izračunava njena temperatura. Slika 2 prikazuje tipičnu strujno-naponsku karakteristiku žarulje sa žarnom niti. Može se vidjeti da pri niskim vrijednostima struje struja linearno zavisi od primijenjenog napona, a odgovarajuća prava linija prolazi kroz početak. Daljnjim povećanjem struje, nit se zagrijava, otpor lampe se povećava i uočava se odstupanje karakteristike strujnog napona od linearne ovisnosti koja prolazi kroz ishodište. Za održavanje struje sa većim otporom potrebno je više napona. Diferencijalni otpor lampe monotono se smanjuje, a zatim poprima gotovo konstantnu vrijednost, a strujno-naponska karakteristika u cjelini je nelinearna. Pod pretpostavkom da je snaga koju troši električna lampa uklonjena zračenjem, moguće je odrediti emisivnost žarne niti ili procijeniti Stefan-Boltzmannu konstantu koristeći formulu:

, (12)

gdje je površina niti žarulje; - stepen crnila; je Stefan-Boltzmannova konstanta.

Iz formule (12) može se odrediti emisivnost niti električne žarulje.

. (13)

Slika 2

Na slici 3 prikazano je električno kolo instalacije za uzimanje strujno-naponskih karakteristika lampe, određivanje otpora niti, njegove temperature i proučavanje zakona toplotnog zračenja. Tasteri K 1 i K 2 su namenjeni za povezivanje električnih mernih instrumenata sa potrebnim granicama za merenje struje i napona.

Promjenjivi otpor je spojen na kolo naizmjenične struje sa mrežnim naponom od 220V prema potenciometrijskom kolu koje osigurava glatku promjenu napona od 0 do 220V.

Određivanje temperature filamenta zasniva se na dobro poznatoj zavisnosti otpora metala od temperature:

gdje je otpor filamenta na 0 0 S; - temperaturni koeficijent otpornosti volframa, 1/deg.

Slika 3

Napišimo izraz (14) za sobnu temperaturu.

. (15)

Deleći izraz po član izraz (14) sa (15), dobijamo:

Odavde određujemo temperaturu filamenta:

. (17)

Dakle, znajući statički otpor filamenta u odsustvu struje na sobnoj temperaturi i otpor filamenta kada struja teče, moguće je odrediti temperaturu niti. Prilikom izvođenja radova, otpor na sobnoj temperaturi mjeri se digitalnim električnim mjernim uređajem (testerom), a statički otpor filamenta izračunava se prema Ohmovom zakonu

6. REDOSLED IZVOĐENJA RADOVA

1. Izvadite žarulju sa žarnom niti iz njenog grla i pomoću digitalnog električnog mjernog instrumenta odredite otpor niti električne žarulje koja se testira na sobnoj temperaturi. Zapišite rezultate mjerenja u tablicu 1.

2. Uvrnuti lampu u patronu, uzeti strujno-naponsku karakteristiku lampe (ovisnost struje od napona). Izmjerite jačinu struje svakih 5 mA nakon kratke ekspozicije u trajanju od 2-5 minuta. Zabilježite rezultate mjerenja u tablici 1.

3. Izračunajte otpor i temperaturu konca u 0 C i K koristeći formule (18) i (17).

4. Izračunajte emisivnost filamenta koristeći formulu (13). Zapišite rezultate proračuna u tabelu 1.

Eksperimentalni podaci za proračun emisivnosti

Tabela 1

№	I	V,	P,	R,	t,	T,	S,	k
	mA	AT	uto	Ohm	0 S	To	m 2

5. Koristeći podatke u Tabeli 1, izgradite strujno-naponsku karakteristiku lampe, ovisnosti otpora i emisivnosti od temperature i snage.

Plankov zakon. Intenzitet zračenja potpuno crnog tijela I sl i bilo kojeg stvarnog tijela o kojem ovisim i valna dužina.

Apsolutno crno tijelo pri datom zračenju emituje zrake svih valnih dužina od l = 0 do l \u003d ¥. Ako na neki način odvojimo snopove različitih talasnih dužina jedan od drugog i izmjerimo energiju svakog snopa, ispada da je raspodjela energije duž spektra različita.

Kako se talasna dužina povećava, energija zraka raste, na određenoj talasnoj dužini dostiže maksimum, a zatim opada. Pored toga, za zrak iste talasne dužine, njegova energija raste sa povećanjem tela koje emituje zrake (slika 11.1).

Planck je ustanovio sljedeći zakon za promjenu intenziteta zračenja potpuno crnog tijela u zavisnosti od i talasne dužine:

I sl \u003d s 1 l -5 / (e s / (l T) - 1), (11,5)

Zamijenivši Plankov zakon u jednadžbu (11.7) i integrirajući od l = 0 do l = ¥, nalazimo da je integralno zračenje (toplotni tok) apsolutno crnog tijela direktno proporcionalno četvrtom stepenu njegovog apsoluta (Stefan-Boltzmann zakon).

E s \u003d C s (T / 100) 4, (11.8)

gdje je S s = 5,67 W / (m 2 * K 4) - emisivnost potpuno crnog tijela

Primećujući na slici 11.1 količinu energije koja odgovara svetlosnom delu spektra (0,4-0,8 mikrona), lako je videti da je za niske energije veoma mala u poređenju sa energijom integralnog zračenja. Samo kada je sunce ~6000K, energija svjetlosnih zraka je oko 50% ukupne energije crnog zračenja.

Sva stvarna tijela koja se koriste u tehnologiji nisu apsolutno crna i sa istom energijom emituju manje energije od potpuno crnog tijela. Zračenje stvarnih tijela također zavisi od talasne dužine. Da bi se zakoni zračenja crnog tijela mogli primijeniti na stvarna tijela, uvodi se koncept tijela i zračenja. Pod zračenjem se podrazumijeva ono koje, slično zračenju crnog tijela, ima kontinuirani spektar, ali je intenzitet zraka za svaku talasnu dužinu I l za bilo koju konstantan dio intenziteta zračenja crnog tijela I sl, tj. postoji veza:

I l / I sl \u003d e \u003d const. (11.9)

Vrijednost e se naziva stepenom crnila. Zavisi od fizičkih svojstava tijela. Stepen crnila tijela uvijek je manji od jedinice.

Kirchhoffov zakon. Za bilo koje tijelo, sposobnost zračenja i apsorpcije zavise od talasne dužine. Različita tijela imaju različite vrijednosti E i A. Odnos između njih je uspostavljen Kirchhoffovim zakonom:

E \u003d E s * A ili E / A \u003d E s \u003d E s / A s = C s * (T / 100) 4. (11.11)

Omjer emisivnosti tijela (E) i njegovog apsorpcionog kapaciteta (A) je isti za sva tijela koja su istovremeno i jednaka je emisivnosti potpuno crnog tijela u isto vrijeme.

Iz Kirchhoffovog zakona slijedi da ako tijelo ima nisku apsorpcionu sposobnost, onda ima i nisku emisivnost (polirano). Apsolutno crno tijelo, koje ima maksimalnu moć apsorpcije, također ima najveću emisivnost.

Kirchhoffov zakon važi i za monohromatsko zračenje. Odnos intenziteta zračenja tela na određenoj talasnoj dužini i njegovog apsorpcionog kapaciteta na istoj talasnoj dužini za sva tela je isti ako su na istoj, i numerički je jednak intenzitetu zračenja potpuno crnog tela pri istoj talasna dužina i , tj. je funkcija samo valne dužine i:

E l / A l \u003d I l / A l \u003d E sl = I sl \u003d f (l, T). (11.12)

Dakle, tijelo koje zrači energiju na bilo kojoj talasnoj dužini može je apsorbovati na istoj talasnoj dužini. Ako tijelo ne apsorbira energiju u nekom dijelu spektra, onda ono ne zrači u ovom dijelu spektra.

Također iz Kirchhoffovog zakona slijedi da je stepen crnila tijela e pri istom numerički jednak koeficijentu apsorpcije A:

e \u003d I l / I sl \u003d E / E sl \u003d C / C sl \u003d A. (11.13)

Lambertov zakon. Energija zračenja koju emituje tijelo širi se u svemiru u različitim smjerovima s različitim intenzitetom. Zakon koji utvrđuje zavisnost intenziteta zračenja od pravca naziva se Lambertov zakon.

Lambertov zakon utvrđuje da je količina energije zračenja koju emituje površinski element dF 1 u pravcu elementa dF 2 proporcionalna proizvodu količine energije emitovane duž normale dQ n puta prostornog ugla dsh i cosc, sastavljenog od smjer zračenja sa normalom (slika 11.2):

d 2 Qn = dQ n *dw *cosj . (11.14)

Posljedično, najveća količina energije zračenja se emituje u smjeru okomitom na površinu zračenja, odnosno na (j = 0). Kako j raste, količina energije zračenja opada i na j = 90° jednaka je nuli. Lambertov zakon u potpunosti vrijedi za potpuno crno tijelo i za tijela s difuznim zračenjem na j = 0 - 60°.

Za polirane površine, Lambertov zakon ne važi. Za njih će zračenje na j biti veće nego u smjeru normalnom na površinu.

Gustina toplotnog fluksa tokom razmene toplote između gasa i čvrste površine izračunava se po formuli:

gdje je emisivnost potpuno crnog tijela;

Temperatura zida (ljuske), K;

e pr - smanjeni stepen emisivnosti materijala površine gasovoda;

e d - stepen crnila gasne mešavine;

Smanjena na zidnu temperaturu.

Smanjeni stepen emisivnosti izračunava se po formuli:

gdje je ec emisivnost materijala zida (preuzeto iz tabela).

Određivanje stepena crnila gasa

Emisivnost gasne mešavine izračunava se po formuli:

gdje je faktor korekcije koji uzima u obzir neposlušnost zračenja vodene pare Bouguer-Baerovom zakonu;

Korekcija koja uzima u obzir međusobnu apsorpciju CO2 i H2O kada se emisioni pojasevi poklapaju (obično se stoga može zanemariti u inženjerskim proračunima).

Stepen emisivnosti i apsorpcioni kapacitet komponenti gasne mešavine određuju se:

1) Uz pomoć nomograma.

Stepen crnila gasa

Vrijednosti se u ovom slučaju također uzimaju iz nomograma ovisno o temperaturi plina i umnošku parcijalnog tlaka plina i prosječne dužine putanje zraka.

R - pritisak gasa, atm;

Prosječna temperatura plina, ?S;

Efektivna debljina zračećeg sloja, m;

V je vrijednost zapremine zračenog gasa, m3;

Fc - površina školjke, m2;

- faktor korekcije.

Korekcioni faktor c je također prikazan kao funkcija (pH2O l) i pH2O.

Kapacitet apsorpcije gasne mešavine izračunava se po formuli

(3.3)

Budući da vrijednost apsorpcije ovisi o temperaturi zida, vrijednosti se u ovom slučaju uzimaju i iz nomograma ovisno o temperaturi zida i umnošku parcijalnog tlaka plina i prosječne dužine putanje zraka.

2) Uz pomoć analitičkih formula.

Stepen crnila može se pronaći pomoću sljedeće formule

k - ukupni koeficijent slabljenja zraka u smjesi, određen empirijskom formulom

Za pronalaženje stepena emisivnosti, vrijednost apsolutne temperature plina se zamjenjuje u prethodnu formulu za određivanje koeficijenta prigušenja.

Kapacitet apsorpcije može se naći sljedećom formulom

gdje je ukupni koeficijent slabljenja;

za pronalaženje apsorbancije koristi se vrijednost apsolutne temperature stakla nk.

Primjer izračuna

Izračunajte gustinu toplotnog toka usled zračenja dimnih gasova na površinu dimnjaka sa poprečnim presekom A x B = 500 x 1000 mm. Sastav gasa: sadržaj CO2=10%; Sadržaj H2O=5%; ukupni pritisak gasa P = 98,1 kPa (1 atm). Prosječna temperatura plina u dimovodu tg = 6500C. Prosječna temperatura površine dimnjaka = 4000C. Dimovod je izrađen od mesinga.

1. Izračunavamo gustinu toplotnog toka zbog zračenja pomoću nomograma.

gdje je emisivnost crnog tijela.

Stepen crnila mesinga prema referentnim podacima;

Smanjena emisivnost površine dimnjaka; ;

Efektivna debljina zračećeg sloja

Parcijalni pritisci komponenti

Zapreminski udio H2O i CO2 u plinu;

PCO2. = 0,1 . 60 = 6 cm.atm.

RN2O. = 0,05 . 60 = 3 cm.atm.

Korekcioni faktor koji uzima u obzir nepodređenost ponašanja vodene pare Bouguer-Baerovom zakonu;

sa grafikona.

Prema nomogramima i temperaturi tg = 6500C

Stepen crnila gasa

Prema nomogramima i temperaturi ts = 400 0S

Kapacitet apsorpcije gasa

Rezultirajući toplotni tok

2. Izračunavamo gustinu toplotnog fluksa zbog zračenja koristeći formule.

Ukupni faktori slabljenja

Stepen crnila gasa

Kapacitet apsorpcije gasa

Rezultirajući toplotni tok

Napomena: Rezultati proračuna stepena emisivnosti i apsorpcije gasa pomoću ove dve metode treba da budu bliski jedan drugom.

Rice. 3.1.

Rice. 3.2. Emisivnost u odnosu na temperaturu za H2O

Rice. 3.3. Vrijednosti korekcije u, uzimajući u obzir utjecaj parcijalnog tlaka H2O na stepen emisivnosti

Termalni proračun ekonomajzera (primjer proračuna)

Potrošnja, kg/s

Temperatura, °C

Brzina putovanja, m/s

Prečnik cevi d 2/d1,

Lokacija

Relativna visina

Debljina sloja, mm

Dy-mo-vye

G 2

t 1 ”

d n

Alibaeva

Serpentinski ekonomajzer parnog kotla je dizajniran za zagrijavanje napojne vode u količini G2 od temperature t2 "do t2". Voda se kreće gore kroz cijevi prečnika d2 / d1. Koeficijent toplotne provodljivosti materijala zida je l. Prosječna brzina kretanja vode je w2.

Dimni plinovi (13% CO2 i 11% H2O) kretati se od vrha do dna u prstenastom prostoru prosječnom brzinom u uskom dijelu snopa cijevi u1. Potrošnja plina G1. Temperatura plinova na ulazu u ekonomajzer t1", na izlazu t1"". Dati su položaj cijevi u snopu i relativni koraci: poprečno y1 = S1/d2 i uzdužno y2 = S2/d2. Sa strane gasa, površina cevi je prekrivena slojem čađi debljine ds, sa strane vode - slojem kamenca debljine dana. Uzimaju se koeficijenti toplotne provodljivosti: za čađ ls = 0,07 - 0,12 W / m stepen, za skalu ln = 0,7 - 2,3 W / m stepen.

1. Određujemo promjer cijevi, uzimajući u obzir njegovu kontaminaciju kamencem iznutra i čađom izvana:

2. Jednačina toplotnog bilansa

Uz pretpostavku da je gubitak toplote duž dužine ekonomajzera 0, zapisujemo jednačinu toplotnog bilansa:

Prosječna temperatura vode:

Na ovoj temperaturi određujemo toplinski kapacitet vode > Cp2 = 4,3 kJ/kg g

Određujemo toplinsko opterećenje izmjenjivača topline (za nosač topline, za koji su postavljene dvije temperature)

Uzimamo približno toplotni kapacitet dimnih gasova Sr1 i izračunavamo temperaturu gasova na izlazu

Prosječna temperatura dimnih plinova:

3. Određivanje prosječne temperaturne razlike

Temperaturna razlika:

Napomena: ako je tb tm 1,5 - određuje se srednja aritmetička vrijednost temperaturne razlike.

4. Proračun koeficijenta prolaska topline od zida do vode Termofizički parametri vode na temperaturi

sljedeće:

Reynoldsov broj za vodu:

Režim strujanja je turbulentan

Nusselt broj:

Pošto je temperatura zida nepoznata, u prvoj aproksimaciji uzimamo

Koeficijent prijenosa topline sa zida na vodu

5. Proračun koeficijenta prijenosa topline konvekcijom od dimnih plinova do zida

Materijal
polirani aluminijum
Aluminij oksidiran
Grubo polirani aluminijum
Aluminijska folija
Azbestni karton
Bronza polirana
Tungsten
Duralumin (D16)
polirano gvožđe
Emajl boje
polirani mesing
Laminirani mesing
Bakar poliran
Bakar oksidiran
Uljane boje
Nickel polished
Lim (kositreno krovno željezo)
Gumena tvrda
Guma meka
Srebrno polirano
Niklovani čelik
Čelik oksidiran
Lijevanje čelika
Krom uglačan
Crna lužina mat

za laminarni tok

T
tabela 6

T (46) termofizički parametri suvog vazduha

pri pritisku od 101,3 10³ Pa

t m , ° C	λ m, x 10²,	V m , x10 6		P, kg/m³

za turbulentne uslove

gdje λ m- toplotna provodljivost gasa, za vazduh, vrednost se može izabrati iz tabele. 6; N i- koeficijent koji uzima u obzir orijentaciju površine kućišta:

8. Odredite toplotnu provodljivost σ do između površine tijela i

o okruženje:

gdje S n, S u, S b - područja donje, gornje i bočne površine tijela bloka;

S n = S u = L jedan · L 2 ;S b = 2 L 3 (L 1 +L 2).

Za efikasnije odvođenje topline često se koriste IVEP blokovi sa rebrastim površinama. Ako se projektant suoči sa zadatkom da izvrši termički proračun za ovu vrstu sekundarnog napajanja, potrebno je dodatno odrediti efektivni koeficijent prolaza topline α eff i rebraste jedinice. i-tu površinu, koja zavisi od dizajna rebara i pregrijavanja tijela u odnosu na okolinu. α eff i se određuje na isti način kao u proračunu radijatora (vidi proračun radijatora, str. 5.5).

Nakon određivanja efektivnog koeficijenta prijenosa topline α eff i, prijeđite na proračun toplinske provodljivosti cijelog tijela σ k, koji se sastoji od zbira provodljivosti nerebra σ na 0 i peraje σ na p površine:

G
de σ do 0 se izračunava po formuli (47), ali bez uzimanja u obzir rebraste površine;

G
de S pi je površina osnove rebraste površine; N i je koeficijent koji uzima u obzir orijentaciju ove površine.

9. Pregrijavanje kućišta IVEP bloka izračunavamo u drugoj aproksimaciji θ k0:

G
de To KP - koeficijent u zavisnosti od perforacije tijela bloka To P; To H1 - koeficijent koji uzima u obzir atmosferski pritisak okoline.

Grafikon za određivanje omjera To H1, prikazano na sl. 9 i koeficijent To KP na sl. četrnaest.

Koeficijent perforacije je određen sa (11) - (13), a prema grafikonu prikazanom na sl. osam.

10. Odredite računsku grešku:

E
Ako je δ ≤ 0,1, onda se proračun može smatrati završenim. U suprotnom, trebali biste ponoviti izračun temperature kućišta sekundarnog napajanja za drugu vrijednost θ k, podešen na stranu θ do 0 .

11. Izračunajte temperaturu tijela bloka:

H
i time je završena prva faza proračuna toplotnog režima IVEP jedinice.

Faza 2. Određivanje prosječne temperature površine grijane zone.

1. Izračunajte uslovnu specifičnu površinsku snagu q iz grijane zone bloka prema formuli (19).

2. Iz grafikona na sl. 7 nalazimo u prvoj aproksimaciji pregrijavanje grijane zone θ h u odnosu na temperaturu koja okružuje blok okoline.

3. Određujemo koeficijente prijenosa topline zračenjem između donje α zln, gornje α zlv i bočnih α zlb površina grijane zone i tijela:

gdje ε P i - smanjeni stepen emisivnosti i-ta površina grijane zone i tijela:

ε s i i S h
i - emisivnost i površina i površine grijane zone.

R je. petnaest

4. Za određivanje temperature t m = ( t k + t 0 +θ h) / 2 i određujuću veličinu h i nalazimo Grashofov broj Gr hi i Prandtl Pr (formula (43) i tabela 6).

5. Za svaku površinu izračunavamo koeficijente konvektivnog prijenosa topline između grijane zone i tijela;

za donju površinu

za gornju površinu

d za bočnu površinu

6. Određujemo toplotnu provodljivost σ zk između grijane zone i tijela:

G
de Toσ je koeficijent koji uzima u obzir vodljivi prijenos topline:

σ – specifična termička reducibilnost od modula do tijela bloka, zavisi od sile pritiska na tijelo (Sl. 15); u nedostatku stezanja σ = 240 W / (m 2 K); Sλ je kontaktna površina okvira modula sa tijelom bloka.

Tabela 7

Termofizička svojstva materijala

Materijal	koeficijent toplotne provodljivosti, λ, W/(m K)
Aluminijum
azbestna tkanina
pločasti azbest
PVC plastika
Fluoroplast - 4
Polistiren
Fiberglass
PVC pena - 2
EPE poliuretanska pjena

7. Računamo grijanje grijane zone θ z0 u drugoj aproksimaciji:

G
de K w - određeno prema grafikonu prikazanom na sl. jedanaest; K h2 - određuje se prema rasporedu (Sl. 10).

8. Odredite računsku grešku

E
ako je δ< 0,1, то расчет окончен. При δ ≥ 0,1 следует повторить расчет для скорректированного значенияθ h.

9. Izračunajte temperaturu grijane zone

E
korak 3. Proračun površinske temperature komponente uključene u IVEP šemu

Evo redosleda proračuna koji je potreban da bi se odredila temperatura kućišta komponente ugrađene u modul prvog nivoa dezagregacije.

1. Određujemo ekvivalentni koeficijent toplinske provodljivosti modula u kojem se nalazi komponenta, na primjer, mikro krug, za sljedeće opcije:

u odsustvu guma koje provode toplotu λ equiv = λ P, gde je λ P toplotna provodljivost osnovnog materijala ploče;

u prisustvu guma koje provode toplotu

G de λ w - toplotna provodljivost materijala sabirnice koja provode toplotu; V P - zapremina štampane ploče, uzimajući u obzir zapreminu guma koje provode toplotu; V w je zapremina guma koje provode toplotu na štampanoj ploči; A– faktor ispunjenosti površine modulske ploče sa sabirnicama koje provode toplinu:

G
de S w je ukupna površina koju zauzimaju gume koje provode toplotu na štampanoj ploči.

U tabeli. 7 prikazani su termofizički parametri nekih materijala.

2. Odredite ekvivalentni polumjer tijela mikrokola:

G
de S o IC - površina osnove mikrokola.

3. Izračunajte koeficijent širenja toplotnog fluksa:

G
de α 1 i α 2 - koeficijenti prolaza toplote sa prve i druge strane štampane ploče; za prirodnu izmjenu topline

δ P
– debljina štampane ploče modula.

4. Određujemo željeno pregrijavanje površine kućišta mikro kruga:

gdje AT i M- uslovne vrijednosti ​​uvedene radi pojednostavljenja forme snimanja: sa jednostranim rasporedom kućišta mikrokola na štampanoj ploči AT= 8.5π R 2 VT/K, M= 2; sa dvostranim rasporedom kućišta AT= 0,M= 1;To- empirijski koeficijent: za slučajeve mikrokola čiji je centar manji od 3 R,To= 1,14; za pakete mikrokola, čiji je centar odvojen od krajeva štampane ploče na udaljenosti većoj od 3 R,To= 1;Toα - koeficijent prolaza toplote iz kućišta mikrokola je određen prema grafikonu prikazanom na sl. šesnaest; To 1 i To 0 – modificirane Beselove funkcije; N - broj i- x kućišta mikročipa koja se nalaze na udaljenosti ne većoj od 10/ m, tj r i ≤ 10 m; Δ t c - prosječno zapreminsko pregrijavanje zraka u bloku:

Q
ims i - snaga rasipana i-th mikrokolo; S ims i - ukupna površina i-ti mikrokolo; δ s i - razmak između mikrokola i ploče; λ s i - koeficijent toplotne provodljivosti materijala koji ispunjava ovaj procep.

5. Odredite temperaturu površine kućišta mikrokola:

P
Gornji algoritam za izračunavanje temperature mikrokola može se primijeniti na bilo koju drugu diskretnu komponentu koja je dio sekundarne jedinice napajanja. U ovom slučaju, diskretna komponenta se može smatrati kao mikrokolo s lokalnim izvorom topline na ploči, a odgovarajuće vrijednosti geometrijskih parametara mogu se unijeti u jednadžbe (60) - (63).