Sistema de enfriamiento del puente calculado. Cálculo del sistema de refrigeración líquida. Sobre coeficientes de estabilidad y comparación con resultados experimentales

Sistema de refrigeración- este es un conjunto de dispositivos que proporcionan una eliminación forzada de calor de las partes calefactoras del motor.

La necesidad de sistemas de refrigeración para los motores modernos se debe al hecho de que la disipación de calor natural por las superficies exteriores del motor y la eliminación de calor al aceite del motor en circulación no proporcionan el régimen de temperatura óptimo para el motor y algunos de sus sistemas. El sobrecalentamiento del motor está asociado con un deterioro en el proceso de llenado de los cilindros con una carga nueva, quema de aceite, aumento de las pérdidas por fricción e incluso agarrotamiento del pistón. En los motores de gasolina, también existe el peligro de un encendido por incandescencia (no por una bujía, sino por la alta temperatura de la cámara de combustión).

El sistema de enfriamiento debe garantizar el mantenimiento automático del régimen térmico óptimo del motor en todas las velocidades y modos de carga de su operación a una temperatura ambiente de -45 ... +45 ° С, calentamiento rápido del motor a la temperatura de funcionamiento, mínimo consumo de energía para accionar las unidades del sistema, bajo peso y pequeñas dimensiones totales, confiabilidad operativa, determinada por la vida útil, simplicidad y facilidad de mantenimiento y reparación.

Los sistemas de refrigeración por aire y líquido se utilizan en vehículos modernos de ruedas y orugas.

Cuando se utiliza un sistema de refrigeración por aire (Fig. a), el calor de la culata y el bloque de cilindros se transfiere directamente al aire que los sopla. A través de la camisa de aire formada por la carcasa 3, el aire de refrigeración es impulsado por el ventilador 2, accionado por el cigüeñal mediante una transmisión por correa. Para mejorar la disipación de calor, los cilindros 5 y sus cabezas están equipados con nervaduras 4. La intensidad del enfriamiento se regula mediante amortiguadores de aire especiales 6, controlados automáticamente por termostatos de aire.

La mayoría de los motores modernos tienen un sistema de refrigeración líquida (fig. b). El sistema incluye camisas de enfriamiento 11 y 13, respectivamente, de la cabeza y el bloque de cilindros, radiador 18, tubos de conexión superior 8 e inferior 16 con mangueras 7 y 15, bomba de líquido 14, tubo de distribución 72, termostato 9, tanque de expansión (compensación) 10 y ventilador 77 Hay refrigerante (agua o anticongelante - líquido anticongelante) en la camisa de enfriamiento, el radiador y las tuberías.

Arroz. Esquemas de aire (a) y líquido (b) sistemas de refrigeración del motor:
1 - transmisión por correa; 2, 17 - ventiladores; 3 - carcasa; 4 - costillas del cilindro; 5 - cilindro; 6 - amortiguador de aire; 7, 15 - mangueras; 8, 16 - tubos de conexión superior e inferior; 9 - termostato; 10 - tanque de expansión; 77, - camisas de enfriamiento para la cabeza y el bloque de cilindros; 12 - tubería de distribución; 14 - bomba de líquido; 18 - radiador

Cuando el motor está en marcha, una bomba de fluido impulsada por el cigüeñal hace circular el refrigerante a través del sistema. A través de la tubería de distribución 12, el líquido se dirige primero a las partes más calentadas (cilindros, cabeza de bloque), las enfría y entra al radiador 18 a través de la tubería 8. En el radiador, el flujo de líquido se bifurca a través de los tubos en finas corrientes y se enfría con aire soplado a través del radiador. El líquido enfriado del tanque inferior del radiador a través de la tubería 16 y la manguera 15 ingresa nuevamente a la bomba de líquido. El flujo de aire a través del radiador generalmente lo crea un ventilador 77 accionado por un cigüeñal o un motor eléctrico especial. En algunos vehículos con orugas, se usa un dispositivo de eyección para garantizar el flujo de aire. El principio de funcionamiento de este dispositivo es utilizar la energía de los gases de escape que fluyen a gran velocidad desde el tubo de escape y el aire de arrastre.

Regula la circulación de líquido en el radiador, manteniendo la temperatura óptima del motor, termostato 9. Cuanto mayor sea la temperatura del líquido en la camisa, más abierta será la válvula del termostato y más líquido entrará en el radiador. A baja temperatura del motor (por ejemplo, inmediatamente después de arrancar), la válvula del termostato se cierra y el líquido no se dirige al radiador (a través de un gran círculo de circulación), sino inmediatamente a la cavidad de admisión de la bomba (en una pequeña cantidad). círculo). Esto asegura que el motor se caliente rápidamente después de arrancar. La intensidad del enfriamiento también se regula mediante persianas instaladas en la entrada o salida del recorrido del aire. Cuanto mayor es el grado de cierre de las persianas, menos aire pasa por el radiador y peor es el enfriamiento del líquido.

En el vaso de expansión 10, situado encima del radiador, hay un suministro de líquido para compensar su pérdida en el circuito por evaporación y fugas. En la cavidad superior del tanque de expansión, el vapor formado en el sistema a menudo se elimina del colector superior del radiador y la camisa de enfriamiento.

La refrigeración líquida tiene las siguientes ventajas en comparación con la refrigeración por aire: arranque del motor más fácil a temperaturas ambiente bajas, refrigeración del motor más uniforme, posibilidad de utilizar estructuras de bloque de cilindros, simplificación del diseño y posibilidad

aislamiento de la vía de aire, menor ruido del motor y menores esfuerzos mecánicos en sus partes. Sin embargo, el sistema de refrigeración líquida tiene una serie de desventajas, como un motor y un diseño del sistema más complejos, la necesidad de refrigerante y cambios de aceite más frecuentes, el riesgo de fugas de líquido y congelamiento, mayor desgaste corrosivo, consumo de combustible significativo, más complejo mantenimiento y reparación, así como (en algunos casos) una mayor sensibilidad a los cambios en la temperatura ambiente.

La bomba de líquido 14 (ver Fig. b) hace circular el refrigerante en el sistema. Las bombas centrífugas de paletas se usan comúnmente, pero a veces se usan bombas de engranajes y pistones. El termostato 9 puede ser de una y dos válvulas con un elemento de termofuerza líquido o un elemento que contiene un relleno sólido (ceresina). En cualquier caso, el material para el elemento de fuerza térmica debe tener un coeficiente de expansión volumétrica muy alto, de modo que cuando se calienta, el vástago de la válvula termostática puede moverse una distancia bastante grande.

En la práctica, todos los motores de los vehículos terrestres refrigerados por líquido están equipados con los denominados sistemas de refrigeración cerrados, que no tienen una conexión permanente con la atmósfera. En este caso, se forma un exceso de presión en el sistema, lo que conduce a un aumento en el punto de ebullición del líquido (hasta 105 ... 110 ° C), un aumento en la eficiencia de enfriamiento y una disminución de las pérdidas, así como una disminución en la probabilidad de que aparezcan burbujas de aire y vapor en el flujo de líquido.

El mantenimiento de la sobrepresión necesaria en el sistema y el acceso al aire atmosférico durante la rarefacción se realiza mediante una válvula doble vapor-aire, que se instala en el punto más alto del sistema de líquido (normalmente en el tapón de llenado del depósito de expansión o del radiador) . La válvula de vapor se abre, permitiendo que el exceso de vapor escape a la atmósfera, si la presión en el sistema excede la presión atmosférica en 20 ... 60 kPa. La válvula de aire se abre cuando la presión en el sistema disminuye en 1 ... 4 kPa en comparación con la atmosférica (después de que se detiene el motor, el refrigerante se enfría y su volumen disminuye). Las caídas de presión a las que se abren las válvulas son proporcionadas por la selección de los parámetros de los resortes de válvula.

En un sistema de refrigeración ventilado por líquido, el disipador de calor circula por el flujo de aire generado por un ventilador. Dependiendo de la disposición mutua del radiador y el ventilador, se pueden utilizar los siguientes tipos de ventiladores: axiales, centrífugos y combinados, creando flujos de aire tanto axiales como radiales. Los ventiladores axiales se instalan delante del radiador o detrás de él en un conducto de suministro de aire especial. El aire se suministra al ventilador centrífugo a lo largo del eje de su rotación y se elimina, a lo largo del radio (o viceversa). Cuando el radiador está ubicado frente al ventilador (en el área de succión), el flujo de aire en el radiador es más uniforme y la temperatura del aire no aumenta debido a que el ventilador lo mezcla. Cuando el radiador está ubicado detrás del ventilador (en el área de descarga), el flujo de aire en el radiador es turbulento, lo que aumenta la intensidad de enfriamiento.

En los vehículos pesados ​​de ruedas y orugas, el ventilador suele ser accionado por el cigüeñal del motor. Se pueden utilizar transmisiones de cardán, correa y engranajes (cilíndricos y cónicos). Para reducir las cargas dinámicas en el ventilador en su accionamiento desde el cigüeñal, a menudo se utilizan dispositivos de descarga y amortiguación en forma de rodillos de torsión, acoplamientos de goma, fricción y viscosos, así como acoplamientos de fluido. Para impulsar el ventilador de los motores de potencia relativamente baja, se utilizan ampliamente motores eléctricos especiales, que se alimentan del sistema eléctrico de a bordo. Esto, por regla general, reduce la masa de la central eléctrica y simplifica su diseño. Además, el uso de un motor eléctrico para accionar el ventilador le permite ajustar la frecuencia de su rotación y, por lo tanto, la intensidad del enfriamiento. Si la temperatura del refrigerante es baja, el ventilador puede apagarse automáticamente.

Los radiadores conectan las vías de aire y líquido del sistema de refrigeración entre sí. El propósito de los radiadores es transferir calor del refrigerante al aire atmosférico. Las partes principales del radiador son los colectores de entrada y salida, así como el núcleo (rejilla de refrigeración). El núcleo está hecho de aleaciones de cobre, latón o aluminio. Según el tipo de núcleo, se distinguen los siguientes tipos de radiadores: tubular, tubular-lamelar, tubular-cinta, lamelar y panal.

En los sistemas de refrigeración de vehículos de ruedas y orugas, los radiadores de cinta tubular y de láminas tubulares son los más utilizados. Son rígidos, duraderos, fabricables y tienen una alta eficiencia térmica. Los tubos de tales radiadores tienen, por regla general, una sección oval plana. Los radiadores de láminas tubulares también pueden consistir en tubos redondos u ovalados. A veces, los tubos ovalados planos se colocan en un ángulo de 10 ... 15 ° con respecto al flujo de aire, lo que contribuye a la turbulencia (remolino) del aire y aumenta la transferencia de calor del radiador. Las placas (cintas) pueden ser lisas o corrugadas, con protuberancias piramidales o muescas dobladas. La ondulación de las placas, la aplicación de muescas y salientes aumentan la superficie de enfriamiento y proporcionan un flujo de aire turbulento entre los tubos.

Arroz. Rejillas de radiadores tubular-laminar (a) y tubular-cinta (b)

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Atrás quedaron los días en que una computadora no requería sistemas de enfriamiento especializados.
A medida que aumentaron las velocidades de reloj de los procesadores central y gráfico, estos últimos primero comenzaron a adquirir radiadores pasivos y posteriormente requirieron la instalación de ventiladores.

Hoy en día, ninguna PC puede prescindir de enfriadores especiales para enfriar el procesador, la tarjeta de video y el puente norte del conjunto de chips.
A menudo, se instalan enfriadores especializados en los discos duros y se colocan ventiladores adicionales en la propia carcasa para lograr una convección forzada.

No hay nada que hacer: no se puede discutir con las leyes de la física, y el crecimiento de las frecuencias de reloj y el rendimiento de la PC inevitablemente va acompañado de un aumento en el consumo de energía y, como resultado, la generación de calor.
Esto, a su vez, obliga a los fabricantes a crear sistemas de refrigeración nuevos y más eficientes.
Por ejemplo, no hace mucho empezaron a aparecer los sistemas de refrigeración basados ​​en tubos de calor, que ahora se utilizan mucho para crear sistemas de refrigeración de portátiles.

Junto a los tradicionales sistemas de refrigeración basados ​​en radiadores con ventiladores, cada vez son más habituales los sistemas de refrigeración líquida, que se utilizan como alternativa a los sistemas de aire.
Sin embargo, se debe hacer una nota importante aquí: a pesar de todas las garantías de los fabricantes sobre la necesidad de utilizar sistemas de refrigeración líquida para garantizar condiciones de temperatura normales, en realidad esta condición no es necesaria en absoluto durante el funcionamiento normal de la PC.

En realidad, todos los procesadores modernos están diseñados específicamente para la refrigeración por aire, y para ello es suficiente un enfriador normal suministrado en una versión en caja del procesador.
Las tarjetas de video generalmente se venden con un enfriador de aire estándar, lo que elimina la necesidad de soluciones de enfriamiento alternativas.

Además, me tomaré la libertad de afirmar que los modernos sistemas de refrigeración por aire tienen un cierto margen y que, por lo tanto, muchos fabricantes incluso reducen la velocidad del ventilador sin sacrificar el rendimiento, creando así conjuntos de bajo ruido para enfriar procesadores y tarjetas de video.
Recuerde al menos los kits de PC silenciosos ZALMAN: estos dispositivos usan ventiladores a baja velocidad que, sin embargo, son suficientes.

El hecho de que los sistemas tradicionales de refrigeración por aire hagan frente a la tarea que se les ha asignado se evidencia por el hecho de que ni un solo fabricante de PC doméstico instala sistemas de refrigeración líquida en sus modelos en serie.
En primer lugar, es costoso y, en segundo lugar, no hay una necesidad especial.
Y las historias aterradoras de que a medida que aumenta la temperatura del procesador, su rendimiento disminuye, debido a la tecnología Throttle, son, en general, ficción.

Entonces, ¿por qué necesitamos sistemas alternativos de refrigeración líquida?
El caso es que hasta ahora hemos estado hablando del funcionamiento normal de la PC.
Si analizamos el problema de la refrigeración desde el punto de vista del overclocking, resulta que es posible que los sistemas de refrigeración estándar no puedan hacer frente a sus tareas.
Aquí es donde los sistemas de refrigeración líquida más eficientes vienen al rescate.

Otra aplicación de los sistemas de refrigeración líquida es la organización de la eliminación de calor en un espacio limitado de la carcasa.
Por lo tanto, dichos sistemas se utilizan en el caso en que el caso no es lo suficientemente grande como para organizar un enfriamiento de aire efectivo en él.

Cuando el sistema es enfriado por un líquido, dicho líquido circula a través de tubos flexibles de pequeño diámetro.
A diferencia de las líneas de aire, los tubos de fluido se pueden configurar en casi cualquier configuración y dirección.
Ocupan un volumen mucho menor que los canales de aire, con la misma o mucha mayor eficiencia.

Ejemplos de estos gabinetes compactos, donde la refrigeración por aire tradicional puede no ser efectiva, son varias variantes de sistemas barebone o computadoras portátiles.

El dispositivo de los sistemas de refrigeración líquida.

Considere qué son los sistemas de refrigeración líquida.
La diferencia fundamental entre la refrigeración por aire y por líquido es que en este último caso, en lugar de aire, se utiliza un líquido para transferir el calor, que tiene una capacidad calorífica mayor que el aire.
Para hacer esto, en lugar de aire, se bombea un líquido a través del radiador: agua u otros líquidos adecuados para enfriar.
El líquido circulante proporciona una disipación de calor mucho mejor que el flujo de aire.

La segunda diferencia es que los sistemas de refrigeración líquida son mucho más compactos que los enfriadores de aire tradicionales.
Es por eso que los fabricantes de computadoras portátiles fueron los primeros en usar refrigeración líquida en dispositivos producidos en masa.

En cuanto al diseño del sistema de circulación forzada de líquido en circuito cerrado, los sistemas de refrigeración líquida se pueden dividir en dos tipos: internos y externos.
Al mismo tiempo, observamos que no existe una diferencia fundamental entre los sistemas internos y externos.
La única diferencia es qué bloques funcionales están dentro de la caja y cuáles están fuera.

El principio de funcionamiento de los sistemas de refrigeración líquida es bastante simple y se parece al sistema de refrigeración de los motores de automóviles.

El líquido frío (generalmente agua destilada) se bombea a través de los radiadores de los dispositivos enfriados, donde se calienta (elimina el calor).
Después de eso, el líquido calentado ingresa al intercambiador de calor, en el que intercambia calor con el espacio circundante y se enfría.
Para un intercambio de calor eficiente con el espacio circundante, los intercambiadores de calor suelen utilizar ventiladores.

Todos los componentes de la estructura están interconectados por mangueras flexibles de silicona con un diámetro de 5-10 mm.
Para hacer circular el líquido a través de una caja cerrada, se usa una bomba especial: una bomba.
El diagrama de bloques de dicho sistema se muestra en la fig. uno.

Arroz. 1. Esquema general de refrigeración líquida con bomba.

A través de los sistemas de refrigeración líquida, se elimina el calor de las unidades centrales de procesamiento y los procesadores gráficos de las tarjetas de video.
Al mismo tiempo, los radiadores líquidos para gráficos y procesadores centrales tienen algunas diferencias.
Para las GPU, son más pequeñas en tamaño, pero fundamentalmente no tienen nada especial entre sí.

La eficiencia de un radiador de líquido está determinada por el área de contacto de su superficie con el líquido, por lo tanto, para aumentar el área de contacto dentro del radiador de líquido, se instalan nervaduras o agujas columnares.

En los sistemas de refrigeración líquida externos, solo se coloca un radiador líquido dentro de la carcasa de la computadora, y el depósito de refrigerante, la bomba y el intercambiador de calor, ubicados en una sola unidad, se extraen de la carcasa de la PC.

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Para calcular el sistema de enfriamiento del motor de un automóvil o tractor, el valor inicial es la cantidad de calor que se le quita por unidad de tiempo. Q genial . Esta cantidad se puede determinar a partir de la ecuación de balance de calor:

donde q genial- la proporción de la cantidad de calor extraído del motor. Para motores de gasolina q genial= 800–1300 kJ/kW? s, para motores diesel q genial= 1100–1150 kJ/kW? con.

Habiendo determinado el valor Q genial , luego encuentra la cantidad de liquido , circulando en el sistema de refrigeración por unidad de tiempo,

,

donde W es la capacidad calorífica del fluido en circulación.

¿Para agua C w = 4,22 kJ/kg? K, para mezclas de etilenglicol C w = 2–3,8 kJ/kg? PARA;

t afuera, t adentro- temperatura del fluido que sale del radiador y que entra en él, °C.

Para radiadores de motores de automóviles y tractores, el valor t fuera – t dentro= 5–10? CON.

El sistema de refrigeración del motor suele calcularse para dos modos de funcionamiento del motor: a potencia nominal y par máximo.

El tamaño de la superficie de enfriamiento del radiador (m 2) está determinado por la fórmula:

,

donde k es el coeficiente total de transferencia de calor a través de las paredes del radiador,

no es genial- temperatura media del refrigerante en el radiador, °С;

,

donde t en refrigerante = 90 ? C es la temperatura del refrigerante a la entrada del radiador;

t sale genial = 80–85? C es la temperatura del refrigerante a la salida del radiador;

no es genial es la temperatura media del aire que pasa por el radiador, °C,

,

donde t en genial = 40? C es la temperatura del aire a la entrada del radiador;

t sale genial = 60–70? C es la temperatura del aire a la salida del radiador.

Coeficiente k depende de muchos factores: el material de la rejilla de refrigeración, la forma y el estado de sus superficies internas y externas, la naturaleza del movimiento del flujo de aire, etc. La transferencia de calor del radiador se deteriora significativamente cuando se forman incrustaciones, óxido o suciedad. en eso.

Valor k puede ser determinada por la fórmula:

,

¿donde? 1 \u003d 8500–14500 kJ / m 2? h? K es el coeficiente de transferencia de calor del líquido a las paredes del radiador;

? es el coeficiente de conductividad térmica del metal de las paredes (tubos) del radiador. ¿Por valor de latón? = 300–450 kJ/m? h? K, para aluminio -? = 300–350 kJ/m? h? K, para acero inoxidable -? = 35–70 kJ/m? h? PARA;

? es el espesor de la pared del tubo, metro;

? 2 - coeficiente de transferencia de calor desde las paredes del radiador (tubos) al aire, ? 2 \u003d 150–1100 kJ / m 2? h? PARA.

¿Coeficiente? 2 depende principalmente de la velocidad del aire ? OMS que pasa por el radiador, y se expresa por la dependencia:

Para cálculos preliminares del área del radiador del sistema de enfriamiento, puede usar la fórmula:

,

donde F- área específica de enfriamiento, m 2 / kW.

Para carros F= 0,14–0,3, para camiones F= 0,2–0,4, para tractores F = 0.4–0.55.

Capacidad del sistema de refrigeración líquida l. (Ne en kW) varía dentro de los siguientes límites: para automóviles – (0,13–0,35)?Ne, para camiones – (0,27–0,8)?Ne, para tractores – (0,5–1,7)?Ne.

El tamaño del ventilador del motor de un automóvil o tractor debe ser tal que asegure el suministro de aire en la cantidad necesaria para enfriar el líquido en el radiador.

El tipo de ventilador está determinado por el coeficiente de velocidad condicional:

,

donde V OMS- rendimiento del ventilador, m 3 / s.

,

¿donde? OMS= 1,07 kg/m 3 - densidad del aire;

Woz= 1 kJ/kg? K es la capacidad calorífica del aire;

H - presión del ventilador. H = 600–1000 Pa.

Con n ref = 15–100, se utilizan ventiladores centrífugos, con n ref = 80–300, se utilizan ventiladores axiales de una etapa.

= ([Temperatura en el punto caliente, °C] - [Temperatura en el punto frío, °C]) / [Potencia disipada, W]

Esto significa que si se suministra una potencia térmica de X W desde un punto caliente a uno frío, y la resistencia térmica es Y cg/W, entonces la diferencia de temperatura será X * Y cg.

Fórmula para calcular el enfriamiento de un elemento de fuerza

Para el caso de calcular la disipación de calor de un elemento electrónico de potencia, el mismo puede formularse de la siguiente manera:

[Temperatura del cristal del elemento de potencia, GC] = [Temperatura ambiente, °C] + [Potencia disipada, W] *

donde [ Resistencia térmica total, Hz / W] = + [Resistencia térmica entre la carcasa y el radiador, Hz/W] + (para el caso de un radiador),

o [ Resistencia térmica total, Hz / W] = [Resistencia térmica entre el cristal y la caja, Hz/W] + [Resistencia térmica entre la carcasa y el entorno, Hz/W] (para caso sin disipador de calor).

Como resultado del cálculo, debemos obtener una temperatura de cristal tal que sea inferior al valor máximo permitido indicado en el libro de referencia.

¿Dónde puedo obtener los datos para el cálculo?

Resistencia térmica entre matriz y caja. para elementos de potencia se suele dar en el libro de referencia. Y está marcado así:

No se confunda por el hecho de que las unidades de medida K / W o K / W están escritas en el libro de referencia. Esto significa que este valor se da en Kelvin por Watt, en Hz por W será exactamente el mismo, es decir, X K / W \u003d X Hz / W.

Por lo general, los libros de referencia dan el valor máximo posible de este valor, teniendo en cuenta la difusión tecnológica. Lo necesitamos, ya que debemos realizar el cálculo para el peor de los casos. Por ejemplo, la máxima resistencia térmica posible entre el cristal y la caja del transistor de efecto de campo de potencia SPW11N80C3 es de 0,8 c/W,

Resistencia térmica entre la carcasa y el disipador depende del tipo de caso. Los valores máximos típicos se muestran en la tabla:

Almohadilla aislante. Según nuestra experiencia, una almohadilla aislante correctamente seleccionada e instalada duplica la resistencia térmica.

Resistencia térmica entre la carcasa/disipador de calor y el entorno. Esta resistencia térmica, con una precisión aceptable para la mayoría de los dispositivos, es bastante sencilla de calcular.

[Resistencia térmica, Hz/W] = [120, (gC * cm2) / W] / [El área del radiador o la parte metálica del cuerpo del elemento, sq. cm].

Este cálculo es adecuado para condiciones en las que se instalan elementos y radiadores sin crear condiciones especiales para el flujo de aire natural (convección) o artificial. El coeficiente en sí se elige de nuestra experiencia práctica.

La especificación de la mayoría de los disipadores de calor contiene la resistencia térmica entre el disipador de calor y el medio ambiente. Entonces, en el cálculo, es necesario usar este valor. Este valor debe calcularse solo si no se pueden encontrar los datos tabulares del radiador. A menudo usamos disipadores de calor usados ​​para ensamblar muestras de depuración, por lo que esta fórmula nos ayuda mucho.

En el caso de que el calor se elimine a través de los contactos de la placa de circuito impreso, el área de contacto también se puede utilizar en el cálculo.

Para el caso de que el calor se elimine a través de los conductores de un elemento electrónico (normalmente diodos y diodos zener de potencia relativamente baja), el área de los conductores se calcula en función del diámetro y la longitud del conductor.

[Área de plomo, sq. cm.] = Pi * ([ Longitud de la salida derecha, ver] * [Diámetro de salida derecho, ver] + [Longitud de la salida izquierda, ver] * [Diámetro salida izquierda, ver])

Un ejemplo de cálculo de la eliminación de calor de un diodo zener sin radiador

Deje que el diodo zener tenga dos terminales con un diámetro de 1 mm y una longitud de 1 cm. Deje que disipe 0.5 vatios. Entonces:

El área de salida será de aproximadamente 0,6 metros cuadrados. cm.

La resistencia térmica entre la caja (terminales) y el ambiente será de 120 / 0,6 = 200.

La resistencia térmica entre el cristal y la caja (terminales) en este caso se puede despreciar, ya que es mucho menor que 200.

Supongamos que la temperatura máxima a la que funcionará el dispositivo será de 40 °C. Entonces la temperatura del cristal = 40 + 200 * 0,5 = 140 °C, que es aceptable para la mayoría de los diodos zener.

Cálculo en línea del disipador de calor - radiador

Tenga en cuenta que para los radiadores de placa, se debe calcular el área de ambos lados de la placa. Para las pistas de PCB utilizadas para la disipación de calor, solo se necesita tomar un lado, ya que el otro no entra en contacto con el medio ambiente. Para los radiadores de agujas, es necesario estimar aproximadamente el área de la aguja ósea y multiplicar esta área por la cantidad de agujas.

Cálculo en línea de la disipación de calor sin radiador

Varios elementos en un radiador.

Si se instalan varios elementos en un disipador de calor, el cálculo se ve así. Primero, calculamos la temperatura del radiador usando la fórmula:

[Temperatura del radiador, gc] = [Temperatura ambiente, °C] + [Resistencia térmica entre el radiador y el ambiente, Hz/W] * [Potencia total, W]

[Temperatura del cristal, c] = [Temperatura del radiador, gc] + ([Resistencia térmica entre el cristal y el cuerpo del elemento, Hz/W] + [Resistencia térmica entre el cuerpo del elemento y el radiador, Hz/W]) * [Potencia disipada por el elemento, W]