Посоветуйте, как рассчитать до какой температуры нагреется воздух в корпусе (80х50х12) при максимальной температуре окружающей среды +40С?
Корпус из ABS, внутри схема, которая рассеивает 2 Вт. Не герметичен, есть разъемы, но выходят из корпуса почти без зазора.
Спасибо.

Где-то встречалась цифра теплопроводности ABS-пластика 0,17 Вт/м*К. Если грубо прикинуть, то при толщине стенок 3мм разница температур будет около 4-5°C.

Нашел цифру 0,214. А правильно ли я считаю:

термическое сопротивление = толщина стенки / теплопроводность

разность температур за и перед стенкой = (мощность*термическое сопротивление)/площадь стенки

Вроде бы данные формулы подтверждают ваши цифры

Не совсем: P=-k*S*dT/h -> dT=-P*h/(k*S), где P - мощность тепловых потерь в материале, h - толщина материала, S - площадь поверхности через которую направлен вектор градиента температур, k - коэффициент теплопроводности. Соответственно выходит, dT=-2Вт*0,003м / (0,214Вт/м*К*2*(0,08м*0,05м+0,08м*0,012м+0,05м*0,012м))=-2,52К.

Вы мою формулу и написали
Вот только боюсь по ней нельзя рассчитывать нагрев корпуса, так как она не учитывает среду, в которой он находится. Теплопередача между внешней стороной корпуса и воздухом достаточно плохая. Я думаю, эту формулу можно использовать в пределах тепловой постоянной корпуса, а по прошествии этого времени теплопередача системы воздух внутри корпуса-корпус уже не будет такой эффективной. Опыт показывает, что при такой мощности перегрев воздуха может составить до 20-30 градусов. Сегодня проведу опыт, результат напишу.

Температура корпуса на внутренней стороне
Tk = To + Q * ( H/L + 1/a)
S = 2*(80*50+80*12+50*12) = 0.011 м^2
P = 2 Вт
Q = P/S = 180 Вт/м^2

To = 313 К
H = 0.003 м
L = 0.214 Вт/м*K
V = 0.2..0.3 м/с - скорость естеств. конвекции на поверхности ( грубо)

a = 11.2*sqrt(V) = 11.2*sqrt(0.3) = 6.1

Tk = 313 + 180 * ( 0.003/0.214 + 1/6.1 ) = 313 + 32 = 345 K
Т.е. перегрев может быть в районе 30 градусов плюс минус 5

Более точный расчет можно сделать учитывая разную теплоотдачу по поверхностям корпуса ( низ, стенки, потолок)

Провел натурный эксперимент. В корпус помещены резисторы, которые рассеивают 2 Вт и термопара.
Температура окружающей среды +25С. Температура резисторов в окружающей среде через 10 минут нагрева около +70С. Корпус был герметично закрыт и после 20 минут нагрева температура воздуха внутри корпуса составила +40С, максимальная температура корпуса где-то +50 (нагрев неравномерный, в основном сосредоточен над резисторами).
Мой вывод следующий: помимо учета эффективности охлаждения корпуса в среде, необходимо вносить корректировки в площадь охлаждающей поверхности, это приводит в мысли, о том, что подобные расчеты затруднительны и требуется натурный эксперимент в каждом отдельном случае. Или все таки можно хотя бы грубо оценить?

Эта формула описывает вектор теплового потока только лишь в материале самого корпуса. Естественно, что нужно учитывать перенос тепла (естественную или принудительную конвекцию) как на внутренней так и на внешней стенке корпуса.

Я сам не пользовался, но знаю, что есть программы для тепловых расчетов. Точность расчета зависит от адекватности математической модели реальному объекту.

У меня корпус с толщиной стенки 1.5 мм, но в формулу это большую погрешость не вносит. Если учесть, что нагрев корпуса локальный, т.е. поток тепловой энергии распространяется неравномерно, то величина Q возрастет, что повлечет за собой уже достаточно большое отклонение от математически полученного значения 30 градусов. Формулы скорее всего правильные, но вот как их применить к реальному объекту?

Сообщение отредактировал Serg_el - Oct 28 2008, 08:19

Elcut, FEMM, ANSYS CFX и другие подобные FEMM приложения.

Также есть методики теплового расчета корпусов РЭА на основе общеизвестных теорий и экспериментальных исследований. Дают вполне приличные результаты.

Пример в ELCUT Вашей задачи:

Расчет - хорошо.
В пластиковых глухих корпусах есть проблема "горячих пятен". Поскольку материал корпуса имеет плохую теплопроводность, тепло не передается всей поверхностью наружу.
Иногда используют некий пассивный радиатор. Он не соединяется конструктивно ни с одним компонентом, просто стоит на плате или клеится на стенку, крышку корпуса. Его задача - растянуть тепло внутри корпуса равномерно.
При этом в теплообмен с наружной средой вступает значительно большая поверхность корпуса.

Ваша правда - так и делают.
Два сюжета из жизни корпуса без внутреннего радиатора

и с ним.

Можно просто наклеить медную фольгу толщиной порядка 0.1-0.2 мм на верхнюю крышку. Станет заметно лучше, особенно если источник тепла точечный.

Сообщение отредактировал rudy_b - Oct 28 2008, 13:13

Ну да - о том и речь.