Міністерство освіти і науки України
Національний університет “Львівська Політехніка”
Кафедра “ЕОМ”
Лабораторна робота №5
Тепловий розрахунок комп'ютера.
Виконав:
студент групи КІ3
Львів 2004
Вхідні дані:
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=tkk
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 відповідно верхньої, нижньої і бокових стінок корпуса, Вт/(м2 град);
Sв, Sн, Sб — площа відповідно верхньої, нижньої та бокових стінок корпуса, 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) = 9,6°С (tk1=59,6°С) Sk=0.405м2
EMBED Equation.3
tm=0.5(59,6 EMBED Equation.3 +50 EMBED Equation.3 )=54,8C
А2 вибираємо рівним 1,31
Конвективні коефіцієнти:
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
Повні коефіцієнти тепловіддачі:
в= 7,81 EMBED Equation.3 +4,20 EMBED Equation.3 = 12,01 EMBED Equation.3
н = 7,81 EMBED Equation.3 +2,26 EMBED Equation.3 = 10,07 EMBED Equation.3
б = 7,81 EMBED Equation.3 +3,23 EMBED Equation.3 = 11,04 EMBED Equation.3
Sв=Sн=0,0672м2
Sб = 0,2701м2
к= 12,01 EMBED Equation.3 ·0,0672м2+10,07 EMBED Equation.3 ·0,0672м2+11,04 EMBED Equation.3 ·0,2701м2= 4,47 EMBED Equation.3
P1 =9,6град · 4,47 EMBED Equation.3 =42,9Вт
Задамось температурою tk2=tk1·P/P1=9,6C ·35Вт/42,9Вт=7,83C (tk2=57,83C)
EMBED Equation.3
tm = 0.5(57,83+50) = 53,92C
А2 вибираємо рівним 1,31
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
в= EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 +4,07 EMBED Equation.3 =11,82 EMBED Equation.3
н = EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 +2,19 EMBED Equation.3 = 9,94 EMBED Equation.3
б = EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 +3,07 EMBED Equation.3 = 10,82 EMBED Equation.3
Sв=Sн=0,0672м2
Sб = 0,2701м2
к= 11,82 EMBED Equation.3 ·0,0672м2+9,94 EMBED Equation.3 ·0,0672м2+10,82 EMBED Equation.3 ·0,2701м2= 4,39 EMBED Equation.3
P1 =4,39град · 7,83 EMBED Equation.3 =34,4Вт
Теплова характеристика корпуса буде мати вигляд:
За тепловою характеристикою корпуса, для заданої потужності, визначаємо температуру перегріву корпуса, яка рівна:
tк=8,3 °С
Звідки знаходимо температуру корпусу:
tк= tк + tc =8,3+50=58,3 °С
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.
Sз=S бз +S вз +S нз=2[h(1+b)+1b] (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);
Дальше розрахунок проводиться як при тепловому розрахунку температури корпуса комп'ютера.
Розрахунок:
Sз= 2[(0,26-0,026-0.026)*(0,28+0,24)+0,28 *0,24]=0,3508 м2
tз1=Р/(9Sз)=35Вт/(9*0,3508°С)=11,1°С
tз1=58,3°С+11,1°С =69,4°С
tm =0.5(69,4°С+58,3°С)=63,85 °С
f – Коефіцієнт теплопровідності
f=0.029 Вт/м2град
нз =0.029 Вт/м2град/0,026 Вт/м2град=1,12
А5=0,57
EMBED Equation.3
бз =0,5(9 EMBED Equation.3 +1,12 EMBED Equation.3 )=5,06 EMBED Equation.3
зк=5,06*2*0,208(0,28+0,24)+9*0,28*0,24+1,12*0,28*0,24=1,78 EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
зв=6,96 EMBED Equation.3 *0,3508 м2=2,44 EMBED Equation.3
з=1,78 EMBED Equation.3 +2,44 EMBED Equation.3 =4,22 EMBED Equation.3
Рі=11,1С *4,22 EMBED Equation.3 =46,84 Вт
tз2=tз1Р/P1= 11,1*35/46,84=8,29°С
Sз=0,3508 м2
tз2=58,3+8,29=67С
tm =0.5(67+58,3)= 62,65 °С
f=0.0295 Вт/м2град
нз =0.0295/0.026=1,12
А5=0.57
EMBED Equation.3
бз =0,5(8,47+1,12)=4,80 зк=4,80*2*0,208(0,28+0,24)+8,47*0,28*0,24+1,12*0,28*0,24=1,68 EMBED Equation.3
зв=6,84*0,3508=2,4
з=2,4+1,68=4,08
Рі=8,29 *4,08 =33,82Вт
Теплова характеристика нагрітої зони приведена нижче. За тепловою характеристикою нагрітої зони, для заданої потужності , визначаємо температуру перегріву, яка рівна:
tз=8,5°С
Звідки знаходимо температуру нагрітої зони:
tз= tк + tз =58,3+8,5= 66,8°С
Теплова характеристика нагрітої зони буде мати вигляд: