ГОСТ Р МЭК 62194-2017. Национальный стандарт Российской Федерации. Метод оценки тепловых характеристик корпусов электронной аппаратуры

Приложение D

(справочное)

МЕТОД ИТЕРАЦИИ ДЛЯ ТОЧНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА КОРПУСА

С ДВОЙНЫМИ СТЕНКАМИ

D.1 Метод итерации для точных результатов расчета корпуса с двойными стенками

Этот более точный метод, но в то же время более сложный, чем описанный в 8.5 для расчета средней внутренней температуры для корпуса с двойными стенками, состоит в использовании следующего метода итерации. Необходимо определить модель стабилизированного режима, как показано на рисунке D.1, и решить уравнения (D.1) и (D.2) для каждого температурного узла с помощью итерации. Для наилучшего результата полезна вторая итерация согласно уравнению (D.5). Процедура расчета представлена на рисунке D.2.

Рисунок D.1 - Тепловая модель для корпуса

с двойными стенками

Рисунок D.2 - Процедура итерации для корпуса

с двойными стенками

Параметры:

A - участок поверхностей конструкции, за исключением дна, м²;

A_x - поверхность стены x, м²;

- теплопередача посредством воздушного потока между двойными стенками x, Вт;

- внутренняя тепловая нагрузка, Вт/м²;

- солнечное излучение (прямое и рассеянное) на стенку корпуса x, Вт/м²;

- тепловое сопротивление внешней поверхности стенки x, К/Вт;

- тепловое сопротивление внутренней поверхности стенки x, К/Вт;

t_a - температура окружающей среды, °C;

t_i - средняя температура внутри корпуса, °C;

t_{m, x} - температура воздуха между двойными стенками x, °C;

x - идентификатор для стенок (R - для крышки, EW - для восточной стенки, NW - для северной стенки, WW - для западной стенки и SW - для южной стенки).

Уравнения для первой итерации на основе модели, показанной на рисунке D.1:

ГОСТ Р МЭК 62194-2017. Национальный стандарт Российской Федерации. Метод оценки тепловых характеристик корпусов электронной аппаратуры (D.1)

ГОСТ Р МЭК 62194-2017. Национальный стандарт Российской Федерации. Метод оценки тепловых характеристик корпусов электронной аппаратуры (D.2)

Когда первая итерация закончится, коэффициент вычисляют по формулам:

(D.3)

(D.4)

Новую исходную величину для следующего этапа k, равную k + 1, второй итерации, вычисляют по формуле

(D.5)

Подробный пример для метода итерации корпуса с двойными стенками приведен в D.2.

D.2 Пример для расчета корпуса с двойными стенками (метод итерации)

Этот пример показывает, как может использоваться описанная в D.1 модель для расчета ожидаемой средней внутренней температуры корпуса с двойными стенками. Заданные параметры приведены в таблице D.1 и исходные данные для итерации приведены в таблице D.2.

Таблица D.1

Установленные параметры для расчета корпуса

с двойными стенками

Размеры корпуса	ширина, м	0,60
	высота, м	1,20
	глубина, м	0,60
Коэффициент поглощения корпуса,		0,32
Температура окружающей среды, t_a,°C		30
Коэффициент теплопередачи	, Вт/(м²·К)	5,3
Коэффициент теплопередачи	, Вт/(м²·К)	10,0
Солнечное излучение на стенки	, Вт/м²	1061
	, Вт/м²	78
	, Вт/м²	78
	, Вт/м²	78
	, Вт/м²	325
Тепловая нагрузка, P, Вт		250

Таблица D.2

Исходные данные для итерации

, °C	30,0
, Вт	30,0

Результаты после вычисления первого блока, полученного путем итерации, приведены в таблице D.3; рассчитанная температура внутри корпуса будет равной 52,8 °C.

Таблица D.3

Результаты после первого итерационного блока

Итерация 1	t_{i, 1} = 44,9	t_{m, R1} = 38,0	t_{m, EW1} = 28,5	t_{m, SW1} = 32,2	t_{m, WW1} = 28,5	t_{m, WW1} = 28,5
Итерация 2	t_{i, 2} = 50,1	t_{m, R2} = 43,2	t_{m, EW2} = 33,6	t_{m, SW2} = 37,3	t_{m, WW2} = 33,6	t_{m, WW2} = 33,6
Итерация 3	t_{i, 3} = 51,8	t_{m, R3} = 45,0	t_{m, EW3} = 35,4	t_{m, SW3} = 39,1	t_{m, WW3} = 35,4	t_{m, WW3} = 35,4
Итерация 4	t_{i, 4} = 52,5	t_{m, R4} = 45,6	t_{m, EW4} = 36,0	t_{m, SW4} = 39,7	t_{m, WW4} = 36,0	t_{m, WW4} = 36,0
Итерация 5	t_{i, 5} = 52,7	t_{m, R5} = 45,8	t_{m, EW5} = 36,2	t_{m, SW5} = 40,0	t_{m, WW5} = 36,2	t_{m, WW5} = 36,2
Итерация 6	t_{i, 6} = 52,8	t_{m, R6} = 45,9	t_{m, EW6} = 36,3	t_{m, SW6} = 40,0	t_{m, WW6} = 36,3	t_{m, WW6} = 36,3
Итерация 7	t_{i, 7} = 52,8	t_{m, R7} = 45,9	t_{m, EW7} = 36,3	t_{m, SW7} = 40,1	t_{m, WW7} = 36,3	t_{m, WW7} = 36,3

Так как разница значений коэффициента по сравнению с исходной величиной слишком большая, необходимо начать второй блок итерации. Новую исходную величину , равную 35 Вт, вычисляют по формуле (D.5). Результаты второго блока итерации приведены в таблице D.4.

Таблица D.4

Результаты после второго блока итерации

Итерация 1	t_{i, 1} = 44,5	t_{m, R1} = 38,0	t_{m, EW1} = 28,0	t_{m, SW1} = 31,7	t_{m, SW1} = 28,0	t_{m, NW1} = 28,0
Итерация 2	t_{i, 2} = 49,5	t_{m, R2} = 43,0	t_{m, EW2} = 33,0	t_{m, SW2} = 36,7	t_{m, SW2} = 33,0	t_{m, NW2} = 33,0
Итерация 3	t_{i, 3} = 51,3	t_{m, R3} = 44,8	t_{m, EW3} = 34,8	t_{m, SW3} = 38,5	t_{m, SW3} = 34,8	t_{m, NW3} = 34,8
Итерация 4	t_{i, 4} = 51,9	t_{m, R4} = 45,4	t_{m, EW4} = 35,4	t_{m, SW4} = 39,1	t_{m, SW4} = 35,4	t_{m, NW4} = 35,4
Итерация 5	t_{i, 5} = 52,1	t_{m, R5} = 45,8	t_{m, EW5} = 35,8	t_{m, SW5} = 39,3	t_{m, SW5} = 35,6	t_{m, NW5} = 35,6
Итерация 6	t_{i, 6} = 52,1	t_{m, R6} = 45,⁷	t_{m, EW6} = 35,6	t_{m, SW6} = 39,4	t_{m, SW6} = 35,6	t_{m, NW6} = 35,6
Итерация 7	t_{i, 7} = 52,2	t_{m, R7} = 45,7	t_{m, EW7} = 35,7	t_{m, SW7} = 39,4	t_{m, SW7} = 35,7	t_{m, NW7} = 35,7

Температура внутри корпуса с двойной стенкой составляет 52,2 °C.