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

52 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

76845. Подмышечная и плечевая артерии 181.8 KB
  Артерия лежит в подкрыльцовой впадине глубоко и латерально. Аксиллярная артерия условно подразделяется на три отдела: Первый на уровне клавикулопекторального треугольника между ключицей и малой грудной мышцей. В нем начинаются ветви: подлопаточные верхняя грудная к пекторальным мышцам и первым двум межреберным промежуткам; грудоакромиальная артерия к грудиноакромиальному и плечевому суставам подключичной и дельтовидной мышцам большой и малой грудным мышцам.
76846. Артерии предплечья 181.62 KB
  Концевой отдел лучевой артерии переходит на тыл кисти огибая латеральный край запястья. Ветви лучевой артерии Лучевая возвратная rmus recurrens rdilis отходит в верхней трети для участия в сети локтевого сустава соединяется с коллатеральной лучевой из глубокой артерии плеча отдает мелкие мышечные ветви. Ветви локтевой артерии Возвратная локтевая артерия .
76847. Артерии кисти 179.46 KB
  В запястье они связаны в виде сетевых анастомозов а на ладони дугообразных соединений из которых возникают пястные и пальцевые артерии. Ладонная и запястная ветви лучевой артерии соединяясь с одноименными ветвями локтевой и межкостных артерий образуют в запястье ладонную и тыльную артериальные сети rete crpi plmre et rete crpi dorsle. От тыльной сети запястья отходят следующие артерии.
76848. Бедренная артерия 180.92 KB
  Артерия по выходе из лакуны ложится в подвздошногребенчатую борозду между одноименными мышцами бедра располагаясь латерально от бедренной вены. Покинув короткую борозду артерия спускается в бедренный треугольник и входит в приводящий канал который оставляет в подколенной ямке у верхней границы. В ямке артерия называется подколенной и ее ветви образуют артериальную сеть коленного сустава.
76850. Артерии голени 182.91 KB
  Они являются конечными ветвями подколенной артерии и начинаются от нее на уровне нижнего края подколенной мышцы. Передний пучок состоит из передней большеберцовой артерии 23 сопровождающих глубоких вен и глубокой ветви малоберцового нерва боковой пучок из малоберцовой артерии 23 сопровождающих глубоких вен и поверхностной ветви малоберцового нерва. Мелкие ветви задней большеберцовой артерии: Ветвь огибающая головку фибулы участвует в образовании сети коленного сустава и кровоснабжении малоберцовых мышц.
76851. Артерии стопы 180.84 KB
  Дуга проецируется на уровне оснований плюсневых костей и заканчивается соединением с глубокой ветвью тыльной артерии стопы проходящей в первом межплюсневом промежутке. От дуги начинаются четыре плюсневые артерии . Прободающие артерии через межкостные промежутки соединяются с тыльными плюсневыми артериями.
76853. Плечеголовные вены 184.63 KB
  Обе плечеголовные вены: правая и левая (vv. brachiocephlicae dextra et sinistra) начинаются при слиянии подключичных и внутренних яремных вен правой и левой стороны на уровне и позади грудино-ключичных суставов, а заканчиваются образованием верхней полой вены на уровне прикрепления к грудине