Теплообмен конвекцией в каналах

Канал – область между двумя субблоками или субблоком и стенкой блока или рамы. Канал считают плоским и его размеры принимают следующими:

где Vдет – суммарный объем деталей,

установленных на платах;

Ly – размер платы в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа.

Коэффициент теплообмена конвекцией не постоянен по высоте и ширине канала. В расчетах пользуются средними значениями, считая a и V (скорость) постоянными.

Вынужденная конвекция в канале.
Среда воздух

1.Ламинарное движение (Pr = 0,7). Среднее значение критерия:

lн – длина участка стабилизации потока среды (после этого участка скорость и коэффициент теплообмена можно считать постоянным по длине канала).

2. Турбулентное движение:

где lн=40b_эф.

При вычислении критериев Нуссельта и Рейнольдса для ламинарного потока L = bэф , а для турбулентного - L = 2b_эф.

Для воздушного зазора между субблоками с микросхемами в прямоугольных корпусах:

где dэкв – эквивалентный диаметр воздушного зазора между субблоками (dэкв = 4F/П), где F – площадь поперечного сечения, П – периметр

Теплообмен при вынужденном движении жидкости в трубах
(Конструкции с жидкостным охлаждением)

1. При ламинарном движении (Re<2200):

где eL – поправочный коэффициент, зависящий от соотношения диаметра и длины трубы.

2. При турбулентном движении (Re>104):

где e’L – поправочный коэффициент, зависящий не только от соотношения диаметра и длины трубы, но и от значения критерия Рейнольдса.

Трубы и каналы в теплоотводящих (холодных) плитах могут быть круглого/некруглого сечения. При некруглом сечении используют понятие «эквивалентного диаметра»:

где F – площадь поперечного сечения трубы;

П – полный смачиваемый периметр.

Теплофизические и кинематические параметры зависят от температуры. Для расчетов параметры определяют при температуре:

где Qвх/Qвых - температура на входе/выходе соответствующего участка трубы.

Определяющая скорость расхода хладагента: где GV [м3/с] – объемный расход хладагента.

Если тепловая энергия, воспринимаемая хладагентом, расходуется только на изменение его теплосодержания, тогда количество этой энергии, отводимой через трубу, определяется по формуле:

где Р – удельная теплоемкость хладагента, [Дж/кг·К]

r – плотность хладагента, [кг/м3] .