3.2 Расчёт теплового режима

Соблюдение теплового режима элементов ПК - это залог его правильной работы в течение эксплуатации, поэтому разработчики уделяют большое внимание системам охлаждения. Существует множество методик расчёта теплового режима по разным элементам, однако в нашем случае, тепловой режим будет рассчитан по методике расчёта герметичного блока с внутренним перемешиванием по элементу, в данном случае процессору.

Исходные данные необходимые для расчёта:

L₁ =0,4 (м)

L₂ =0,38 (м)

L₃ =0,2 (м)

K_z=0,7

T_окр =20 (°C)

G_B=0,0512 м³/с

S_e=0,072 (м²)

T_{p. max}=90 (°C)

Р_е=105 (Вт)

Р=282,9 (Вт)

Расчёт теплового режима блока:

Поверхность корпуса блока:

S_k=2 (L₁L₂+ (L₁+L₂) L₃) =2• (0,4•0,38+ (0,4+0,38) •0,2) =0,616 м^{2 (}1)

Условная поверхность нагретой зоны:

S_z=2 (L₁L₂+ (L₁+L₂) L₃K_z) = 2• (0,4•0,38+ (0,4+0,38) 0,2•0,7=0,5224 м^{2 (}2)

Удельная мощность корпуса блока:

Q_K=P/S_K =282,9/0,616=459,25 Вт/м^{2 (}3)

Удельная мощность нагретой зоны:

Q_Z=P/S_Z =282,9/0,5224=541,53 Вт/м^{2 (}4)

Коэффициент Kq_k, зависящий от удельной мощности блока:

K_Qk=0,1472 • Q_{K -} 0,2962•10^-3 • Q_K² + 0,3127•10^-6 - Q_K³ =0,1472•459,25 - 0,2962• 10^-3,; 459,25²+0,3127•10^-6 • 459,25³ =35,13 (5)

Коэффициент Kq_z, зависящий от удельной мощности нагретой зоны:

K_Qz=0,1390 • Q_z - 0,1223•10^-3 • Q_z² + 0,0698 - 10^-6 • Q_z³ =0,1390•541,53 -

0,1223•10^-3• 541,53 ² +0,0698•10^-6 •541,53 ³ =50 (6)

Коэффициент К_H1 зависящий от давления среды вне корпуса блока Н₁:

К_H1=0,82 + 1/ (0,925 + 4,6 • 10^-5 • Н₁) =1,00099 (7)

Объем воздуха в блоке:

V_в= L₁•L₂•L₃• (1 - K_z) =0,38•0,33•0,18• (1-0,7) =0,00912 м^{3 (}8)

Средняя скорость перемешивания воздуха в блоке:

W=0,6*G_B/V_B=0,6*0,0512/0,00912=3,36 м³/с (9)

где G_B - производительность вентилятора в блоке (м /с):

G_B = G_B /60 = 1,025*3/60 = 0,0512 м³/с

Производительность вентилятора в блоке составляет 1,025, для расчета принимаем 3 вентилятора одинаковой производительности. Коэффициент K_w, зависящий от средней скорости перемешивания в блоке:

K_w=0,08+l/ (l,04+0,27W) =0,08+1/ (1,04+0,27•3,36) =0,6 (10)

Перегрев корпуса блока:

T_tk=K_Qk •K_H1 =35,13•1,00099=35,1647°С (11)

Перегрев нагретой зоны:

T_tz=K_Qk• (K_H1-1) +K_QzK_w=35,1647• (1,00099-1) +50•0,6=30,0347°С (12)

Средний перегрев воздуха в блоке:

T_tв=0,75•T_tz =0,75•30,0347 =22,526°С (13)

Удельная мощность элемента:

Q_e= P_e/S_e=105/0,072=1458,3333кBт (14)

где Р_е - мощность, рассеиваемая элементом; S_e - площадь поверхности элемента (вместе с радиатором, если он есть), омываемая воздухом.

Перегрев поверхности элемента:

T _te= T_tz * (0,75+0,25*Q_e/Q_z) = 30,0347 * (0,75+0,25*1458,3333/541,53) =

=42,746°C (15)

Перегрев окружающей элемент среды:

T_tes= T_tв * (0,75+0,25*Q_e/Q_z) =22,526* (0,75+0,25*1458,3333/541,53) =

=32,06°C (16)

Температура корпуса блока:

Т_к =Т_tк +Т_окр =35,1647+20=55,1647°С (17)

где Т_окр - температура окружающей среды. Температура нагретой зоны:

T_z=T_tz+ Т_окр =30,0347+20=50,0347°С (18)

Температура поверхности элемента:

T_e=T_te+ Т_окр =42,746+20=62,746°С (19)

Температура воздуха в блоке:

T_в=T_tв+ Т_окр =22,526+20=42,526°С (20)

Температура окружающей элемент среды:

T_es= T_tes+ Т_окр =32,06+20=52,06°С (21)

T_{р. max} > T_e

90>62,746

Из расчётов следует, что максимальная температура процессора равна 90°С, а температура процессора при максимальной нагрузке составляет 62,746°С. Выполняется поставленное условие, следовательно, в установке в системны блок более мощного куллера на процессор нет необходимости.

3.3 Расчёт затрат на модернизацию