Міністерство освіти і науки України Національний університет „Львівська політехніка” Кафедра електронних обчислювальних машин Звіт про виконання лабораторної роботи № 5 з курсу „ Технологія виробництва та конструювання комп'ютерів ” Тема: Розрахунок теплового режиму герметичного комп'ютерного блока. Виконано: Львів – 2004 Мета роботи:  навчитись розраховувати тепловий режим герметичного комп'ютерного блока. Вхідні дані: Частина 1: Розрахунок температури корпуса При нормальному атмосферному тиску, для корпуса із розмірами L х В х Н, зв'язок між потужністю Р і середньою температурою перегріву поверхні корпуса виражається рівністю: P= tk  k де: tk = tк - tс — температура перегріву; tк — температура корпуса; tс— температура навколишнього середовища; k — теплопровідність від корпуса в середовище, Вт/град. Теплопровідність корпуса визначається як сума теплопроідностей верхньої, нижньої і бокових стінок: к=кв+кн+кб; к=вSв+нSн+бSб де: в, н, б — повні коефіцієнти тепловіддачі верхньої, нижньої і бокових стінок корпуса відповідно, Вт/(м2 град); Sв, Sн, Sб - площа верхньої, нижньої та бокових стінок корпуса відповідно, м2. Повний коефіцієнт тепловіддачі і;-й поверхні рівний сумі конвективного коефіцієнта кі і коефіцієнта теплообміну випромінювання ві: і = кі + ві Коефіцієнт теплообміну випромінювання: ві = εвіf(tк, tс), де: f(tк, tс) — функція температури одиночного блоку, рівна:  EMBED Equation.3 
 εві — приведена степінь чорноти і-ї поверхні. Значення коефіцієнтів ік визначаються по формулам: а) Для горизонтальної поверхні, що розсіює тепловий потік вверх:  EMBED Equation.3 
 де: lmin — менший розмір поверхні корпуса, м; А2 —коефіцієнт, що залежить від фізичних параметрів повітря, значення якого береться із довідкового матеріалу. tm — температура у приграничному шарі корпус - середовище, використовується для визначення коефіцієнта А2 і приблизно визначається як середнє арифметичне температур корпуса і середовища: tm=0.5(tk+tc); b) Для горизонтальної поверхні, що розсіює тепловий потік вниз:  EMBED Equation.3 
 с) Для вертикальної поверхні висотою Н, м:  EMBED Equation.3 
 Задавшись температурою tкі, на основі вище описаного ходу обчислень, вираховують Р1. Таким чином координати першої точки теплової характеристики є (Р1;tk1). Аналогічним чином, задавшись другим значенням температури корпуса tk2, знаходимо тепловий потік P2, що розсіюється корпусом при температурі tk2, отримавши координати другої точки теплової характеристики корпуса (Р2; tk2). Третьою точкою служить початок координат. Дальше по цим точкам будують графік теплової характеристики корпусу P=f(tk). За допомогою цього графіка знаходять для заданої потужності Р перегрів корпуса tk1. Розрахунок: Задамось температурою. tk1 = Р/(9 Sk) Знайдемо загальну площу поверхні: Sk = 2(0,36*0,3 + 0,36*0,12 + 0,3*0,12) = 0,3744м2 tk1=Р/(9 Sk)= 75/(9*0,3744) = 22,3°С tk1 = 62,3°С  EMBED Equation.3 
 tm=0.5(62,3 EMBED Equation.3 
+40 EMBED Equation.3 
)=51,1C А2 вибираємо рівним 1,32 Конвективні коефіцієнти:  EMBED Equation.3 
 EMBED Equation.3 
  EMBED Equation.3 
 EMBED Equation.3 
  EMBED Equation.3 
 EMBED Equation.3 
 Повні коефіцієнти тепловіддачі: в = 7,27+ 6,34 = 13,61  EMBED Equation.3 
 н = 7,27+ 3,42 = 10,69  EMBED Equation.3 
 б = 7,27+ 4,88 = 12,15  EMBED Equation.3 
 Sв = Sн = 0,108 м2 Sб = 0,1584 м2 к = 13,61·0,108 + 10,69·0,108 + 12,15·0,1584 = 4,55 EMBED Equation.3 
 P1 = 22,3 · 4,55 = 101,47 Вт Задамось температурою tk2=tk1·P/P1=22,3C ·75/101,47 = 16,48C (tk2 = 56,48C)  EMBED Equation.3 
 tm = 0,5(56,48+40) = 48,24C А2 вибираємо рівним 1,33  EMBED Equation.3 
 EMBED Equation.3 
  EMBED Equation.3 
 EMBED Equation.3 
  EMBED Equation.3 
 EMBED Equation.3 
 в= 7,08+5,79 = 12,87  EMBED Equation.3 
 н = 7,08+3,12 = 10,2  EMBED Equation.3 
 б = 7,08+4,45 = 11,53  EMBED Equation.3 
 Sв = Sн = 0,108 м2 Sб = 0,1584 м2 к = 12,87·0,108 + 10,2 ·0,108 + 11,53·0,1584 = 4,32 EMBED Equation.3 
 P2 = 16,48· 4,32 EMBED Equation.3 
 = 71,19 Вт tк, C Теплова характеристика корпуса буде мати вигляд: P, Вт  EMBED Visio.Drawing.6 
 За тепловою характеристикою корпуса, для заданої потужності, визначаємо температуру перегріву корпуса, яка рівна: tк = 17,1 °С Звідки знаходимо температуру корпусу: tк = tк + tc =17,1 + 40 = 57,1 °С Частина 2: Розрахунок температури нагрітої зони При нормальному атмосферному тиску, для корпуса із розмірами 1 х b х h, зв'язок між потужністю Р і середньою температурою перегріву нагрітої зони виражається рівністю: P= tз з, де: tз = tз - tк — температура перегріву; tз — середня температура нагрітої зони; tc — температура навколишнього середовища; tк — температура корпуса; з — теплопровідність від нагрітої зони до корпусу, Вт/град. Теплопровідність нагрітої зони визначається формулою: з = зк + зв; зв = злSз: зк = бзS бз + взS вз + нзS нз; S в, S н, S б — площа відповідно верхньої, нижньої та бокових стінок нагрітої зони, м2; (бз,  вз,  нз —коефіцієнт тепловіддачі конвекції, відповідно для бокової, верхньої та нижньої частини нагрітої зони. Коефіцієнт теплообміну випромінювання:  нз= εзвf(tз,tk),  EMBED Equation.3 
Езв – приведена степінь чорноти зони. Sз — сумарна площа поверхні нагрітої зони.  EMBED Equation.3 
(м2) Коефіцієнт тепловіддачі конвекції для верхньої частини поверхні нагрітої зони:  EMBED Equation.3 
 А5 —коефіцієнт, що залежить від температури , значення якого береться із довідкового матеріалу. tm = 0.5(tз+tк); Коефіцієнт нз визначається по формулі: нз =f /в де: f — коефіцієнт теплопровідності повітря при температурі tm, береться із довідкового матеріалу.Коефіцієнт бз визначається по формулі: бз = 0,5(вз +нз); Далі розрахунок проводиться як при тепловому розрахунку температури корпуса комп'ютера. Розрахунок: Розміри нагрітої зони: l = 0,36 – 0,012 = 0,348 м b = 0,3 – 0,012 = 0,288 м h = 0,12 – 2*0,012 = 0,096 м Sз= 2[0,096*(0,348 + 0,288) + 0,348*0,288] = 0,3226 м2 tз1 = Р/(9Sз) = 75/(9*0,3226) = 25,83 °С tз1 = 57,1 + 25,83 = 82,93°С tm = 0.5(82,93 + 57,1) = 70,02 °С f – Коефіцієнт теплопровідності: f=0,0297 Вт/м2град А5=0,57 нз =0,0297 / 0,012 = 2,475  EMBED Equation.3 
 бз = 0,5(6,64+2,475) = 4,56 EMBED Equation.3 
 зк = 4,56*2*0,096(0,348+0,288) + 6,64*0,348*0,288 + 2,475*0,348*0,288 = 1,47 EMBED Equation.3 
  EMBED Equation.3 
 зв = 7,33 * 0,3226 = 2,37 EMBED Equation.3 
 з = 1,47 + 2,37 = 3,84 EMBED Equation.3 
 Р1 = 25,83 * 3,84 = 99,19 Вт tз2=tз1Р/P1 = 25,83 * 75 / 99,19 =19,53°С tз2=57,1 + 19,53 = 76,63 °С tm =0.5(76,63 +57,1) = 66,87 °С f=0.0296 Вт/м2град А5 = 0.572 нз = 0.0296/0.012 = 2,47  EMBED Equation.3 
 бз = 0,5(3,5 + 2,47) = 2,98 зк = 2,98*2*0,096*(0,348+0,288)+ 3,5*0,348*0,288 + 2,47*0,348*0,288 = 0,96  EMBED Equation.3 
 зв = 7,13*0,3226 = 2,3 з = 2,3+0,96 = 3,26 Р2 =19,53*3,26 = 63,66 Вт tк, C Теплова характеристика нагрітої зони приведена нижче. P, Вт  EMBED Visio.Drawing.6 
 За тепловою характеристикою нагрітої зони, для заданої потужності , визначаємо температуру перегріву, яка рівна: tз = 21,5°С Звідки знаходимо температуру нагрітої зони: tз = tк + tз =57,1+21,5 = 78,6°С Висновок: Виконуючи дану лабораторну роботу, я навчився розраховувати тепловий режим герметичного комп'ютерного блока.