891

Разработка воздушного радиатора транзистора КТ846А

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Транзистор кремниевый мезапланарный структуры n-p-n импульсный. Коэффициент теплопроводности материала радиатора. Соотношение для расчета средней температуры радиатора. Зависимость коэффициента объемного расширения от температуры.

Русский

2013-01-06

1.53 MB

47 чел.

Министерство и образование науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования                                           «Рязанский государственный радиотехнический университет»

Кафедра промышленной электроники

Курсовая работа по дисциплине

«Тепловые процессы в электронике»

«Разработка воздушного радиатора транзистора КТ846А»

Направление 210 100 «Электроника и микроэлектроника»

                                                                  Выполнил студент группы № 921:

Косарев Д.А.

Проверил профессор кафедры ПЭл:

Улитенко А.И.

Рязань 2012

         1. Конструкция транзистора.

         Транзистор кремниевый мезапланарный структуры n-p-n   импульсный. Предназначен для применения в блоках горизонтальной развертки телевизоров и видеоконтрольных устройств. Корпус металлокерамический с жесткими выводами. Масса транзистора не более 20 г.

         2. Предельные эксплуатационные данные.

         Постоянная рассеиваемая мощность, 12.5 Вт.

         Максимальная температура корпуса,  125 оС.

         Температура окружающей среды,  25о С.

         3. Условные обозначения.

         Q – рассеиваемая мощность, Вт.

         Тк – температура корпуса , оС.

         Т – температура окружающей среды, оС.

         α – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 оС).

         λр – коэффициент теплопроводности материала радиатора, Вт/(м оС).

         λ – коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м оС).

         с – удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг оС).

         ρ – плотность воздуха, кг/м3.

         μ – динамическая вязкость воздуха, Н с/м2.

         h – высота пластины радиатора, м.

         Nu – критерий Нуссельта.

         Pr – критерий Прандтля

         Gr – критерий Грасгоффа.

         b – ширина пластины радиатора, м.

         δ– толщина пластины, м.

         Тх – температура пластины радиатора в сечении х, оС.

         t – средняя температура радиатора, оС.

         L – ширина радиатора, м.

         S – ширина межреберных зазоров, м.

         N – число пластин в радиаторе.

         ρρ – плотность материала радиатора, кг/м3.

         g=9.81 м/с2 – ускорение свободного падения.

         F – общая площадь воздушного радиатора, м2.

         β– коэффициент объемного расширениявоздуха.

         4. Основные расчетные соотношения.

         Условия теплоотдачи при естественной конвекции описываются:

)                                                 (1)           

         Коэффициент теплоотдачи зависит от теплофизических свойств  воздуха, его режима движения и геометрии омываемой поверхности. Для вертикальной пластины справедливо:

 

         Индексы ж и с :теплофизические свойства определяются по температуре жидкости Т и t. Индекс h означает, что в качестве характерного размера выступает высота пластины. Оптимальная величина зазора S при котором отдаваемая мощность воздуха максимальна. Определяется из условия:

         Здесь при расчете  Grsc  в качестве характерного размера выступает S (величина зазора), а теплофизические свойства воздуха определяются по средней температуре радиатора t.

         5. Тип проектируемого радиатора.

         Радиатор пластинчатого типа.

         

         В качестве материала используем алюминий  λр= Вт/(м оС).

         При L , число  

         6. Соотношение для расчета средней температуры радиатора.

         

         При числе пластин  N каждое из них рассеивает мощность:

         Поверхностная плотность рассеиваемой мощности на ребре:

          Поскольку мощность распространяется от основания ребра к его концу то при подходе к сечению х часть ее рассеется и составит:

         Оставшаяся часть мощности пройдет через сечение ребра, толщиной dx. Она составит:

         Для этой мощности закон теплопроводности в сечении х будет:

         Проинтегрируем в соответствующих пределах:

         Температура в сечении х:

         При х=b температура на конце радиатора :

         Средняя температура радиатора :

         или:

 

Температура в основании ребра равна температуре корпуса транзистора.

         7. Теплофизические свойства воздуха.

         Зависимость плотности от температуры:

Т, оС

0

20

40

60

80

100

ρ, кг/м3

1,293

1,205

1,128

1,060

1,000

0,946

         Зависимость теплопроводности от температуры:

Т, оС

0

20

40

60

80

100

λ, Вт/(м oС)

2,44 10-2

2,59 10-2

2,76 10-2

2,9 10-2

3,05 10-2

3,21 10-2

         Зависимость удельной теплоемкости от температуры:

Т, oС

0

20

40

60

80

100

с, Дж/(кг. oС)

1005

1006

1007

1007

1008

1009

         Зависимость динамической вязкости от температуры:

Т, С

0

20

40

60

80

100

μ, Па с

17,2 10-6

18,1 10-6

19,1 10-6

20,1 10-6

21,1 10-6

21,9 10-6

  Зависимость коэффициента объемного расширения от температуры:

Т, С

0

20

40

60

80

100

β, 1/ С

3,663 10-3

3,413 10-3

3,195 10-3

3,003 10-3

2,833 10-3

2,681 10-3

         8. Расчет геометрических размеров радиатора.

         С целью придания радиатору компактной формы пишем его размеры в куб с ребром равным h, принимаем b=h  и  L=h. Число ребер в радиаторе составит:

         Площадь радиатора будет:

         Здесь δ в начале задается произвольно. При заданной высоте h величина межреберных зазоров определяется:

         При расчете S учтем, что ребро разогрето неравномерно, теплофизические свойства воздуха принимаются при средней температуре радиатора, которые на Т oС ниже температуры корпуса транзистора Тк.

Т                                                        (28)

Расчет коэффициента теплоотдачи производится из формулы :

            

         Prс  рассчитывается при средней температуре  радиатора t. Далее рассчитывается рассеиваемая мощность:

         Задаваясь последовательно различными значениями высоты h стоится зависимость рассеиваемой мощности Q от h.Затем по мощности рассеиваемой транзистором из графика определяем требуемую высоту пластин h, число пластин N, зазор между ними S. Затем принимая во внимание что средняя температура ребра на Т oС ниже Тк подбираем соответствующую ей толщину ребра.

         По найденному σ1 уточняем ширину радиатора L:

           9. Последовательность расчета.

         1) Присваиваем выражения для зависимостей теплофизических свойств воздуха от температуры.

8

         2) Присваиваем температуру корпуса Tk и температуру окружающей среды T.

                          

         3) Присваиваем значения констант.

                     

         4) Задаемся разностью температур между температурой корпуса и средней температурой радиатора.

         5) Присваиваем среднюю температуру радиатора t.

         6) Задаемся высотой радиатора  h и толщиной пластины σ.

               

  7) Присваиваем выражение для ширины межреберных зазоров S.

                                      ( 34)

         8) Присваиваем выражение для количества ребер N.

                                                      (35)

         9) Присваиваем выражение для площади радиатора  F.

                                                  (36)

         10) Присваиваем выражение для коэффициента теплоотдачи α.

(37)

         11) Присваиваем выражение для рассеиваемой мощности Q.

                                               (38)

12) Присваиваем выражения для уточненной толщины ребра δ1.
                                                        (39)

 

 13) Присваиваем выражение для ширины радиатора L.

                                         (40)

         14) Определяем значения.

Q=12,825

F=8

N=5,876

α=15,432

S=

         15) График зависимости рассеиваемой мощности Q от высоты пластины радиатора h.

         График зависимости рассеиваемой мощности Q от высоты пластины радиатора h.

10. Выводы.

         По результатам расчета радиатора- транзистора «КТ846А» рассеивающего мощность 12,825 Вт при температуре окружающей среды 25 оС и температуре корпуса радиатора 125 оС параметры радиатора следующие:

         Площадь радиатора F=8м2.

         Высота пластины радиатора  м.

         Толщина пластины радиатора  м.

         Ширина радиатора   м.

         Число пластин в радиаторе  N =6

         Ширина межреберных зазоров  S= м

         Коэффициент теплоотдачи α=15,4Вт/(м2 оС).            


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

47347. Обчислення в середовищі MS Excel 1.96 MB
  Формули MS Excel та її складові елементи. Введення формул, їх заміна та пошук помилок. Друкування електронної таблиці. Захист робочих аркушів та робочих книг. Формули MS Excel та її складові елементи.
47348. Обчислення в середовищі MS Excel з використанням функцій 887.98 KB
  Поряд з розглянутими способами адресації комірок і діапазонів робочого аркуша, в MS Excel існує можливість посилання на комірки, діапазони,діаграми та інші об’єкти за допомогою імен, які визначає користувач. Взагалі кажучи, адреси комірок і діапазонів можна розглядати як імена, які надає їм MS Excel за замовчуванням.
47350. Расчет припусков на механическую обработку 59 KB
  Расчет припусков на обработку начинается с определения минимального припуска , (6) удаление которого с обрабатываемой поверхности технически необходимо для обеспечения требуемой точности и эксплуатационных свойств детали.
47351. Управління списками та базами даних в середовищі MS Excel 797.39 KB
  MS Excel як засіб організації бази даних. Способи введення даних у список та перевірки цих даних Засоби сортування даних списків Поняття структури та структуризації робочих листів. Автоматичне обчислення поміжних підсумків MS Excel як засіб організації бази даних. Способи введення даних у список та перевірки цих даних
47352. Болота. Особенности земляных работ в болотистых месностях 23.4 MB
  Проектирование автомобильных дорог в болотистых районах требуют предварительного изучения и исследования болота, важное значение имеет строение болота, условие формирования болота, а также соотношение прочности его слоёв. Согласно СНИП 2.05. 02 -85 различают 3 типа болот...
47353. Проектирование заготовки 108.5 KB
  Определить вид заготовки, используемый для изготовления данной детали; определение метода получения заготовки; является функцией специалиста – технолога литейщика или давленца; Наметить расположение плоскости разъема; которое определяет распределение напусков, формовочных, штамповочных уклонов;
47354. Фільтрація та консолідація даних в середовищі MS Excel 319.52 KB
  Пошук та фільтрація – це операції, які найчастіше виконуються над базами даних (списками). Для цього програмою MS Excel надається набір засобів.
47355. Аналіз даних в середовищі MS Excel 110.18 KB
  Ознайомити з засобами аналізу даних в середовищі MS Excel, можливостями аналізу за допомогою функцій і таблиць підстановок; набути навичок проведення аналізу за допомогою зведених таблиць...