CHLAZENI
Níže je uveden pouze náhled materiálu. Kliknutím na tlačítko 'Stáhnout soubor' stáhnete kompletní formátovaný materiál ve formátu PDF.
ϑs - ϑs’ se pro různé body na desce liší.
Při přestupu tepla z chladiče do vzduchu je naznačen průběh
teploty vzduchu v těsné blízkosti povrchu chladiče. Tento
průběh je silně závislý na rychlosti proudění okolního vzduchu.
Při průchodu tepla rozhraním (Horák, Technická fysika 1961,
str. 774) se počítá se součinitelem přestupu tepla
α, jehož
velikost pro klidný vzduch udává hodnotou 3 ... 10, pro
proudící vzduch 10 ... 500 [kcal. m-2.
°C-1.h-1], po přepočtu (1 cal = 4,1868 J) vychází pro klidný vzduch
3,5 ... 12, pro proudící 12 ... 580 [W. m2.
°C-1].
Z těchto údajů je zřejmé, že účinnost chlazení lze v širokých mezích ovlivnit. Zásadní ovšem je, znát způsob, jak
neovlivnit chlazení negativně. Proto bude vhodné probrat některé základní poznatky z teorie proudění.
Nejjednodušším případem je proudění v trubce kruhového průřezu. U ideální kapaliny nebo plynu se neuvažuje
vnitřní tření a proto je rychlost v celém průřezu stejná. Reálná kapalina je brzděna a rychlost u stěny je nulová,
směrem ke středu roste. Průběh rychlosti závisí na tom, zda je proudění laminární nebo turbulentní. Rozmezí
mezi laminárním a turbulentním prouděním je dán Reynoldsovým číslem Re, které je definováno:
kde vs - střední rychlost
d - průměr trubky
ν - kinematická viskozita, (vzduch, 1 bar: ν = 15.10-6 - 16,9.10-6 m2/s při 20 - 40°C)
teplota systému
(PN přechodu)
ϑj
ϑc
ϑs’
ϑs
ϑa
teplota okolí
systém
pouzdro
podložka
chladič
ν
d
v
s .
Re
=
Výpočty chlazení elektronických součástí
24
Pro Re < 2320 je proudění laminární, při vyšších hodnotách turbulentní. Rychlostní profily pro jednotlivé druhy
proudění jsou na obrázcích:
Při laminárním proudění jsou ztráty třením nižší, proto při chlazení přirozeném bude převažovat laminární
proudění. Pro normální tlak a teplotu (1 bar, 20
°C) bude součin
Re .
ν = v . d = 3,48 . 10-2
Katalog Alutronic udává pro závislost tepelného odporu na rychlosti vzduchu jako základ hodnotu 0,32 m/s. Pro
tuto hodnotu rychlosti vychází, že v trubkách s průměrem menším než 100 mm bude proudění laminární. Mezi
žebry chladiče bude při přirozeném chlazení docházet k laminárnímu proudění, rychlost při povrchu chladiče
bude malá. Protože je drážka otevřená, můžeme předpokládat rozložení rychlosti jako v polovině trubky nebo
v korytě (obvykle s obdélníkovým průřezem), které můžeme naznačit křivkami stejných rychlostí: