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

51 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

922. Разработка схемы калибровки валков при производстве шестигранной стали 801.5 KB
  Разработка схемы калибровки валков при производстве шестигранной стали, расчет рациональной калибровки по критерию прорабатываемости структуры металла при производстве шестигранника №48 на среднесортном стане 350 ОАО Северсталь.
923. Моделирование и проектирование привода ленточного транспортёра 368 KB
  Предварительные расчеты при подготовке данных для расчета передач на ЭВМ. Эскизное проектирование редуктора. Конструктивные размеры зубчатых колес редуктора. Выбор типа и схемы установки подшипников. Расчет валов редуктора и приводного вала на прочность. Расчет промежуточного вала.
924. Разработка маршрутно-операционный технологический процесс изготовления детали Вал 437.5 KB
  Разработка маршрутно-операционного технологического процесса механической обработки детали по чертежу. Технический анализ чертежа детали и его корректировка в соответствии со стандартами ЕСКД. Выбор методов и последовательности обработки элементарных поверхностей. Расчет режимов механической обработки, основного и вспомогательного времени на переходы.
925. Информационные технологии 764 KB
  Понятие о медицинской информатике. Степень интеграции микросхемы. Системы управления базами данных. Принципы взаимодействия между клиентскими и серверными частями. Преимущества протоколов удаленного вызова процедур. Локальные вычислительные сети. Численные методы решения уравнений с одной переменной.
926. Теория налогов и налогообложения 803.5 KB
  Понятие, сущность и функции налогов и сборов. Принципы определения цены для целей налогооблажения. Классификация налогов и сборов. Права и обязанности налогоплательщиков. Налоговые правонарушения и ответственность за их совершение. Порядок исполнения обязанности по уплате налогов и сборов.
927. Расчет ленточного транспортера 744.5 KB
  Краткие сведения о ленточном транспортере. Выбор электродвигателя. Определение передаточного отношения привода. Проектирование червячного редуктора. Расчет подшипников быстроходного вала. Соединение тихоходного вал – червячное колесо. Сварное соединение на приводном валу. Расчет муфты.
928. Усовершенствование технологического процесса сборки-сварки конструкции Каркас передка 52997 682.5 KB
  Высокие показатели прочности и надежности сварных соединений. Производство миниатюрных деталей и элементов. Сварка плавящимся электродом в углекислом газе. Комплектация сварной конструкции. Механические свойства стали используемой при сварке. Обоснование выбора способа сварки. Сварочный выпрямитель ВДУ-506.
929. Методы программирования 2.94 MB
  Моделирование и анализ параллельных вычислений. Описание схемы выполнения параллельного алгоритма. Программирование параллельных алгоритмов. Структура параллельной программы с использованием MPI. Передача данных от одного процесса всем процессам программы. Организация неблокирующих обменов данными между процессами. Факторы, влияющие на производительность, и способы ее повышения. Режимы параллельных вычислений с общей памятью. Обзор средств параллельного и распределенного программирования.
930. Применение моделей пассивных компонентов 541 KB
  Моделирование последовательного колебательного контура с гиратором в качестве индуктивности. Использование модели индуктивности в колебательном контуре. Параметры последовательного контура. Исследование модели конденсатора.