е тіло зі складною поверхнею великої площі. Збільшення площі досягається за рахунок використання ребер, отворів, жолобків. Матеріал охолоджувача повинен мати якомога більшу теплопровідність. Сучасні охолоджувачі придатні, як правило, і для природного та для примусового охолодження. В даний час в усьому світі найчастіше використовуються охолоджувачі, виготовлені з чистого алюмінію або алюмінію з протикорозійними присадками методом екструзії.
Ефективність охолоджувачів силових напівпровідникових приладів можна збільшити перекладом ламінарного руху повітря між ребрами на турбулентний. У разі литих охолоджувачів ребра можна виконати так, щоб на них були різні виступи і поглиблення, розташовані поперек руху повітря, що забезпечує турбулентність і покращує віддачу тепла з охолоджувача в охолоджуючий повітря. Охолоджувачі, нарізані з профільного прокату, мають в напрямку руху повітря однаковий перетин. Поперечні виступи на ребрах не можуть бути отримані при виготовленні профілю, однак вони можуть бути зроблені додатково на готових охолоджувачах.
Закордонними фірмами випускаються охолоджувачі, зібрані з тонких сталевих пластин, розділених дистанційними прокладками і стягнутих в компактний блок заклепками. З одного або двох торцевих сторін такого охолоджувача утворюється рівна суцільна поверхня, на яку встановлюються напівпровідникові прилади. Для підвищення ефективності охолодження в пластинах можуть штампуватися отвори для поперечного руху повітря. Охолоджувачі і дистанційні прокладки в місцях контакту обробляються з метою збільшення шорсткості, забезпечуються паралельними, западає один в одного борозенками для полегшення збирання і змащуються вазеліном з високою теплопровідністю.
3. Теоретичні відомості
Системи з природним повітряним охолодженням є конструктивно найбільш зручними, простими і надійними, тому що не вимагають спеціальних додаткових пристроїв для переміщення охолоджуючої середовища. Відведення тепла при природному повітряному охолодженні відбувається при низьких значеннях коефіцієнтів тепловіддачі,, тому охолоджувачі виконуються з розвиненою поверхнею охолодження, а їх поверхня забарвлюється з метою підвищення ступеня чорноти і збільшення тепловіддачі випромінюванням.
При тепловому розрахунку охолоджувача вся його поверхня розбивається на окремі поверхні, кожна з яких має свої рівняння теплообміну з навколишнім середовищем. У межах кожної поверхні температурне поле вважається рівномірним, а коефіцієнт тепловіддачі незалежних від координат. Потужність, що передається зі всієї поверхні охолоджувача навколишньому середовищі, визначається за формулою
, (3.1)
де - потужність, що передається в навколишнє середовище i -ої поверхнею; і - коефіцієнти тепловіддачі кон'юнкція і випромінюванням i -ої поверхні;- Температура поверхні охолоджувача;- Температура навколишнього середовища i -ої поверхні;- Площа поверхні тепловіддачі i -ої поверхні.
Розрахунок значно спрощується, якщо внести n невідомих температур навколишнього середовища. Розглянемо дві температури: перша - це температура навколишнього середовища для поверхонь охолоджувача, звернених до неї безпосередньо; друга - температура в просторі між ребрами охолодження, яка буде вище температури, за рахунок погіршення тепловіддачі з внутрішніх поверхонь ребер охолодження.
З розгляду процесу кон'юнктивний теплообміну, між двома вертикальними пластинами виведена наступна формула для визначення температури в просторі між ребрами охолодження
(3.2)
Таблиця 3.1
До розрахунку температури в просторі між ребрами охолоджувача
?? 00,20,51,01,52,02,53,03,54,04,5? (??) 00,10,250,480,680,820,90,940,960,980,99
, (3.3)
де y і x - координати середньої точки ( y дорівнює половині відстані між ребрами охолодження, а x - половині ширини ребра); Gr - критерій Грасгофа для розглянутої поверхні ребер охолодження при температурі охолоджуючої середовища
, (3.4)
де - коефіцієнт об'ємного розширення охолоджуючої середовища;- прискорення вільного падіння;- Довжина ребра охолодження; ?- Кінематична в'язкість охолоджуючої середовища.
Таким чином, дві і більше поверхні охолоджування мають однакові умови теплообміну з навколишнім середовищем, а, отже, і однакові розрахункові критеріальні рівняння і коефіцієнти тепловіддачі, якщо у них один і той же характерний геометричний розмір і одна і та ж температура навколишнього середовища (або).
В якості критеріального рівняння при розрахунку тепловіддачі вільною конвекцією найзручніше використовувати формулу М.А. Міхєєва
, (3.5)
де C і n - коефіцієнти, зале...
