Передача теплової енергії теплопровідністю (кондукцією)
Теплопровідність вздовж стінок та стержнів
Вільна конвекція в необмеженому просторі
Вільна конвекція в обмеженому просторі
Теплові режими РЕЗ
Максимальна температура РЕЗ
Вибір загальної системи охолодження РЕЗ
Приведення сил
Приведення параметрів дисипації
Коефіцієнт динамічності
Вимушені коливання при періодичному збудженні
Віброзахист обчислювальної техніки
Електромагнітна сумісність радіоелектронних засобів
Застосування еквівалентних електричних схем
Приклад розрахунку еквівалентної схеми
Магнітостатичне екранування
Навигация
Передача теплової енергії теплопровідністю (кондукцією)
Конструювання обчислювальної техніки
91535
знаков
35
таблиц
66
изображений
1.2 Передача теплової енергії теплопровідністю (кондукцією)
Мова йде про передачу тепла в твердих тілах, нерухомих рідинах і газах, коли температура їх окремих ділянок різна. На рис.1.1. зображені ізотермічні поверхні та лінії теплового потоку.
 |
Рис.1.1. Ізотермічні поверхні та лінії теплового потоку
Основним законом теплопровідності є закон Фур’є:
, (1.3)
де q – поверхнева густина теплового потоку, 
;
- температурний градієнт, 
; 
- теплопровідність, 
.
У диференціальній формі зв’язок між тепловим потоком і поверхневою густиною теплового потоку має вигляд
, (1.4)
де dА – елементарна площа ізотермічної поверхні, через яку проходить тепловий потік.
Якщо тепловий потік однорідний (q=const), то
. (1.5)
Виведемо формулу для визначення теплового опору, якщо тепловий потік однорідний. З (1.3) та (1.5) слідує, що
.
Враховуючи останнє рівняння, з формули (1.2) одержимо:
.
Дуже часто 
. Тоді це рівняння прийме вигляд:
. (1.6)
З допомогою формули (1.6), виходячи з геометричних особливостей тіла та знаючи коефіцієнт теплопровідності матеріалу λ, можемо визначити тепловий опір ділянки. Знаючи тепловий опір R12 та перегрів θ12, із формули (1.2) одержуємо робочу формулу для визначення теплового потоку на заданій ділянці:
, (1.7)
де 
- тепловий опір ділянки, 
;
- теплова провідність ділянки, 
; 
;
- перепад температур (перегрів).
1.3 Теплопровідність крізь стінку
Стінки є досить розповсюдженими елементами конструкцій обчислювальної техніки. Тепловий опір стінок можна визначати незалежно від умов роботи конструкції та робочих режимів. Розглянемо найбільш типові випадки та виведемо розрахункові формули для визначення теплового опору.
Однорідна поперечна плоска стінка
На рис.1.2. зображена однорідна плоска стінка товщиною δ. Через неї в поперечному напрямку протікає однорідний тепловий потік Ф у напрямі зменшення температури; при цьому ti - температура лівої поверхні стінки, tj - температура правої поверхні стінки, ti > tj.
Теплове коло є тепловим опором Rij з температурними потенціалами на кінцях ti, tj. Формула (1.6) у даному випадку набуде вигляду:
.
 | |||
 | |||
а) б)
Рис. 1.2. Однорідна поперечна плоска стінка (а) та її теплова модель (б)
Остаточно запишемо її так:
. (1.8)
Отже, тепловий опір пропорційний товщині стінки δ і обернено пропорційний її площі А та теплопровідності матеріалу λ.
Циліндрична стінка
Нехай однорідний тепловий потік Ф напрямлений у напрямку зовнішньої стінки (рис.1.3).
 |
Рис.1.3. Циліндрична стінка
Хоча теплове коло, як і в попередньому випадку, складається з одного теплового елемента Rij, розрахункова формула буде іншою. В даному випадку площа поверхні, через яку проходить тепловий потік Ф, є функцією 
. Тому формула (1.6) набуває вигляду
.
Остаточно запишемо її так:
. (1.9)
Поперечна багатошарова стінка
На рис.1.4 зображена поперечна стінка, що складається з трьох шарів. Незмінний однорідний тепловий потік Ф послідовно проходить через кожний шар як через однорідну поперечну стінку площею А.
 |
а) б)
Рис.1.4. Поперечна багатошарова стінка площею А (а) та її теплова модель (б)
Теплове коло є послідовним з’єднанням теплових опорів кожного шару. Тепловий опір всієї стінки визначається як сума теплових опорів елементів. У загальному випадку розрахункова формула набуває вигляду:
. (1.10)
Поздовжня багатошарова стінка
Всі шари стінки мають однакову товщину δ (рис.1.5).
 | |||
 | |||
а) б)
Рис.1.5. Поздовжня багатошарова стінка (а) та її теплова модель (б)
Тепловий потік Ф розподіляється між кожним шаром стінки площею Аk. Кожний шар має свою теплопровідність матеріалу λk. Через поверхню площею Аk проходить тепловий потік Фk, при цьому 
. Теплове коло є паралельним з’єднанням теплових опорів кожного шару. Тепловий опір всієї стінки знайдемо по аналогії з визначенням опору електричного кола. Одержимо розрахункову формулу
. (1.11)
Похожие работы
... до студентів інформацію зрозуміло та цікаво. 7.3. 20.03.09 Робота з навчально-методичною літературою. Відвідування бібліотеки. Підготовка до практичних робіт з дисципліни "Основи конструювання ОТ" 7.4. 24.03.09 Обговорення з керівником асистентської практики. 7.5 25.03.09 Участь в методичному семінарі кафедри. Ознайомились з науково-дослідною роботою ...
... "ВНІЇЕМ-3", а також надшвидкодіюча БЕСМ-6 з продуктивністю 1 млн операцій в секунду. 2.3 Третє покоління комп'ютерів Поява інтегрованих схем започаткувала новий етап розвитку обчислювальної техніки - народження машин третього покоління. Інтегрована схема, яку також називають кристалом, являє собою мініатюрну електронну схему, витравлену на поверхні кремнієвого кристала площею приблизно 10 ...
... рахунку всі науково-технічні поняття є відображенням технічного об'єкта. Поняття “технічний об'єкт” і “об'єкт технічної науки” виконують різну методологічну функцію у філософському аналізі техніки і науково-технічного пізнання. У понятті “технічний об'єкт” фіксується реально змінювана в практиці сторона об'єктивного світу. Технічний об'єкт відображається у філософських, суспільних, природних і ...
... ів з професій (Типові навчальні плани і програми, кваліфікаційні характеристики і т. ін.), що входять до цього переліку, практично робить неможливим перехід на підготовку робітничих кадрів згідно з означеним документом, оновлення змісту професійно-технічної освіти. Сьогодні, на нашу думку, першочерговим завданням у розв'язанні проблеми розробки і впровадження державних стандартів профтехосвіти у ...
0 комментариев