Физические процессы в радиоэлектронных средствах
Тепловые режимы радиоэлектронных средств (РЭС). Методика теплового моделирования блока РЭС на основе модели однородного анизотропного тела. Параметры модели пакета РЭС. Выделение элементарной тепловой ячейки и составление схем теплопередачи в ней.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 15.12.2011 |
| Размер файла | 314,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- 1. Введение
- 2. Тепловое моделирование и расчёт теплового режима РЭС
- 2.1 Определение параметров модели пакета РЭС
- 2.2 Выделение элементарной тепловой ячейки
- 2.3 Составление схем теплопередачи в элементарной ячейке
- 2.4 Расчёт показателей теплового режима
- 3. Заключение
- Список литературы
1. Введение
В настоящее время наиболее частыми причинами отказа и выхода из строя аппаратуры является нарушение теплового режима устройства. Для устранения подобных случаев разработчики моделируют схожие ситуации и проводят расчет тепловых режимов РЭС.
В данной курсовой работе рассмотрена методика теплового моделирования блока РЭС на основе модели однородного анизотропного тела, которая представляет реальную конструкцию или её части однородным анизотропным телом в виде прямоугольного параллелепипеда, для которого находят эквивалентные коэффициенты теплопроводности по направлениям осей координат ,, Для определения коэффициентов теплопроводности конструкции необходимо выполнить следующие задачи:
· выделить в структуре конструкции элементарную ячейку, состоящую из однородных по теплофизическим характеристикам простейших тел правильной геометрической формы;
· составить схемы теплопередачи в ячейке по направлениям x,y,z и в результате преобразования схем найти тепловые проводимости элементарной ячейки ,,;
· через тепловые проводимости элементарной ячейки ,, и геометрические размеры конструкции ,, найти тепловые проводимости эквивалентного анизотропного тела ,, и коэффициенты теплопроводности ,,.
1. Задание
- Размеры платы функциональной ячейки - мм, мм
- Толщина печатной платы мм
- Число микросхем на плате
- Тип корпуса микросхемы 201.16-13 (рисунок 1)
- Материал корпуса микросхемы керамический
- Шаг установки микросхем на плате мм, мм (рисунок 2)
- Число функциональных ячеек
- Шаг установки функциональных ячеек мм
Рисунок 1 - микросхема в корпусе типа 201.16-13
Рисунок 2 - размещение микросхем на плате ФЯ
2. Тепловое моделирование и расчёт теплового режима РЭС
2.1 Определение параметров модели пакета РЭС
Установочные размеры микросхемы: длина - 19.5 мм, ширина - 7.5 мм, высота - 3.2 мм.
Коэффициенты теплопроводности для микросхемы (керамика 22ХС), печатной платы (стеклотекстолит фольгированный) и воздуха соответственно равны:
;
;
Размеры элементарной тепловой ячейки будут соответствовать шагам установки микросхем на плате: мм и шагу установки функциональных ячеек мм, т.е. равны 27.5x17.5x18 мм.
Модель пакета функциональных ячеек, представленная в виде однородного анизотропного тела, изображена на рисунке 3 и описывается следующими параметрами:
? количество элементарных тепловых ячеек вдоль оси X;
? количество элементарных тепловых ячеек вдоль оси Y;
? количество элементарных тепловых ячеек вдоль оси Z;
? общее количество элементарных тепловых ячеек.
Рассчитаем геометрические размеры однородного анизотропного тела:
радиоэлектронное средство тепловой режим
? ширина однородного изотропного тела вдоль оси X;
? длина однородного изотропного тела вдоль оси Y;
? высота однородного изотропного тела вдоль оси Z.
Рисунок 3 - модель пакета функциональных ячеек
2.2 Выделение элементарной тепловой ячейки
Объёмное изображение элементарной тепловой ячейки показано на рисунке 4. Здесь же дано разбиение ячейки на простейшие составляющие однородные изотропные тела. Все выделенные тела представляют собой прямоугольные параллелепипеды, для которых при известных коэффициентах теплопроводности материала и геометрических размерах тепловая проводимость может быть найдена по формуле:
(1),
где S - площадь стенки параллелепипеда, перпендикулярной направлению теплового потока; - длина стороны параллелепипеда, совпадающей с направлением теплового потока.
Рисунок 4 ? модель элементарной тепловой ячейки
Размеры простейших однородных тел элементарной тепловой ячейки приведены в таблице 1.
Таблица 1
|
№ П |
Однородное тело |
Размеры по направлениям осей |
|||
|
X |
Y |
Z |
|||
|
1 |
печатная плата |
27.5 мм |
1.5 мм |
17.5 мм |
|
|
2 |
источник тепла |
19.5 мм |
3.2 мм |
7.5 мм |
|
|
3 |
воздушный объём |
27.5 мм |
13.3 мм |
17.5 мм |
|
|
4 |
воздушный объём |
4 мм |
3.2 мм |
17.5 мм |
|
|
5 |
воздушный объём |
4 мм |
3.2 мм |
17.5 мм |
|
|
6 |
воздушный объём |
19.5 мм |
3.2 мм |
5 мм |
|
|
7 |
воздушный объём |
19.5 мм |
3.2 мм |
5 мм |
2.3 Составление схем теплопередачи в элементарной ячейке
После выделения элементарной тепловой ячейки и разбиения её на простейшие однородные изотропные тела составляем тепловые схемы, отражающие процесс переноса тепла в ячейке по направлениям осей координат. На рисунках 5,6,7 показаны тепловые схемы ячеек, соответствующих передаче тепла по осям Х,Y,Z. Индексы тепловых проводимостей совпадают с нумерацией простейших однородных тел тепловой ячейки.
Рисунок 5 - тепловая схема процесса передачи тепла по оси X
Рисунок 6 - тепловая схема процесса передачи тепла по оси Y
Рисунок 7 - тепловая схема процесса передачи тепла по оси Z
2.4 Расчёт показателей теплового режима
Рассчитаем тепловые проводимости простейших однородных тел для каждого направления осей координат с помощью формулы (1).
По направлению Х:
;
;
;
;
;
По направлению Y:
;
;
;
;
;
По направлению Z:
;
;
;
;
.
С помощью эквивалентного преобразования схем найдём тепловые проводимости элементарной ячейки по соответствующим направлениям координат: для оси X:
;
для оси Y:
;
для оси Z:
.
Рассчитаем тепловые проводимости нагретой зоны по направлениям x,y,z (1):
;
;
.
Рассчитаем эквивалентные коэффициенты теплопроводности однородного анизотропного тела (1):
;
;
.
В результате по полученным теплопроводностям и геометрическим размерам однородного анизотропного тела можно определить тепловое сопротивление между центром тела и его поверхностью нагретой зоны, которое позволяет найти температуру центра нагретой зоны, как самой “горячей” точки в пределах конструкции. Зная эту температуру уже можно дать объективную оценку тепловому режиму.
3. Заключение
В результате проделанной работы была построена модель однородного анизотропного тела для пакета функциональных ячеек (рисунок 3) и произведен расчет теплового режима блока РЭС, исходя из заданных конструктивных параметров.
Определены параметры конструкции пакета РЭС и геометрические размеры однородного анизотропного тела. После чего была выделена элементарная тепловая ячейка и разбита на простейшие однородные тела, для которых были составлены тепловые схемы, отражающие процесс теплообмена в элементарной ячейке по направлениям осей координат. Рассчитаны тепловые проводимости для каждого направления пространства x,y,z и по полученным значениям найдены тепловые проводимости для элементарной ячейки с помощью эквивалентного преобразования тепловых схем: , , . Затем были рассчитаны тепловые проводимости нагретой зоны для направлений x,y,z: и найдены эквивалентные коэффициенты теплопроводности однородного анизотропного тела:
Список литературы
1. Лекции по курсу "Физические процессы в РЭС". Борисов В.Ф. /Борисов С.Ю. ? 2011;
2. Проектирование РЭС: Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию / В.Ф. Борисов, А.А. Мухин, М.Ф. Митюшин, А.Н. Шишков, Ю.В. Чайка. - М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2008. - 96c.: ил.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Классификация и модели тепловой дефектоскопии. Модель активного теплового контроля пассивных дефектов. Оптическая пирометрия. Приборы теплового контроля. Схемы яркостного визуального пирометра с исчезающей нитью. Пирометр спектральных отношений.
реферат [1,9 M], добавлен 15.01.2009Составление расчетной тепловой схемы ТУ АЭС. Определение параметров рабочего тела, расходов пара в отборах турбоагрегата, внутренней мощности и показателей тепловой экономичности и блока в целом. Мощность насосов конденсатно-питательного тракта.
курсовая работа [6,8 M], добавлен 14.12.2010Фундаментальные законы теплопередачи. Устройства для защиты двигателя от перегрузок, использующие тепловую модель двигателя. Выбор и определение параметров тепловой модели асинхронного двигателя, методика ее реализации в программном пакете Matlab.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 02.01.2011Принципиальная тепловая схема энергетического блока. Определение давлений пара в отборах турбины. Составление сводной таблицы параметров пара и воды. Расчет схем отпуска теплоты. Показатели тепловой экономичности блока при работе в базовом режиме.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 26.12.2010Характеристика секционных печей. Особенности теплопередачи, нагрева металла. Теплообмен в рабочем пространстве печи. Нагрев труб в секции. Расчет горения топлива, тепловой баланс печи. Результаты расчета теплового баланса. Размеры и параметры печи.
курсовая работа [377,3 K], добавлен 07.08.2013Тепловые явления в молекулярной физике. Силы взаимодействия молекул, их масса и размер. Причина броуновского движения частицы. Давление идеального газа. Понятие теплового равновесия. Идеальная газовая шкала температур. Тепловые двигатели и охрана природы.
конспект урока [81,2 K], добавлен 14.11.2010Характеристика особенностей возникновения теплового излучения. Изучение законов теплового излучения черного тела Стефана - Больцмана и Вина. Развитие квантовой теории Эйнштейном. Связь между испускательной и поглощательной способностями черного тела.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 28.03.2013Жидкостные тепловые аккумуляторы. Физические основы для его создания. Аккумуляторы тепла, основанные на фазовых переходах. Особенности тепловых аккумуляторов с твёрдым теплоаккумулирующим материалом. Конструкция теплового аккумулятора фазового перехода.
реферат [726,5 K], добавлен 18.01.2010Тепловой расчет бензинового двигателя. Средний элементарный состав бензинового топлива. Параметры рабочего тела. Параметры окружающей среды и остаточные газы. Процесс впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Индикаторные параметры рабочего цикла.
контрольная работа [588,6 K], добавлен 24.03.2013Методы расчёта коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи. Вычисление расчётного значения коэффициента теплопередачи. Определение опытного значения коэффициента теплопередачи и сопоставление его значения с расчётным. Физические свойства теплоносителя.
лабораторная работа [53,3 K], добавлен 23.09.2011
