Всем привет!

Внезапно всплыл вопрос по теплопроводности/теплоотводу.
Т.к. я совсем не в теме, прошу помочь. Или ткнуть мордой лица.

Есть горизонтальная теплопроводящая пластина толщиной L.
На ней с шагом a расположены точечные теплорассеивающие элементы мощности P. Квадратная решетка.

Какой градиент температур по пластине (хоть качественно)?
1). В условиях открытого пространства (воздух, комнатная температура +25С, уровень моря).
2). В корпусе. Аппроксимируем его двумя пластиковыми пластинами (сверху и снизу).

Конкретные параметры источников тепла:

шаг а = 10 см;
мощность P = 3 Вт

пластина: дюраль 1 мм/2 мм.

Хотелось бы понять, какая установится температура (мечтаю, что бы не более 70 С). Градиент - не более 10С?

То же в корпусе - 2 мм стандартного пластика для корпусов.

Каков вклад конвекции?

И самый важный вопрос: какова минимальная толщина дюраля для градиента 10 С?


Спасибо!

Сообщение отредактировал vik362 - Aug 20 2010, 05:05

Лучше 1 раз увидеть, чем 100 раз услышать. Эскизик прицепите.

Что-то типа такого...

Думаю, что не сильно ошибусь если скажу, что без дырок в корпусе будет где-то 150грС на поверхности ал. пластины.

Неожиданно много...

а на воздухе???

ЗЫ: по-моему в совецкое время на радиаторы считали типа 30см2/Вт.

Условие выполняется!


Сообщение отредактировал vik362 - Aug 20 2010, 07:58

Да 150град - многовато.. У меня в гараже стоял плоский масляный обогреватель на 500Вт размером 600х500мм.. температура в гараже 10град, на радиаторе 80.. итого градиент 70град на 6см2/Вт

Сообщение отредактировал wla - Aug 20 2010, 08:30

Я считал так:
Теплопроводность пластика 0.2 Вт/(м*К) 2мм толщина
Эквивалентная теплопроводность воздушной прослойки примерно 0,1 Вт/(м*К) 10мм толщина
Коэффициент теплоотдачи горизонтальной поверхности 12 Вт/(м^2*К)
Тепловыделение резисторов 48Вт
Площадь теплоотдающей поверхности 0,09м^2
Общее термическое сопротивление 0.193 (м^2*К)/Вт
Падение температуры алюминий воздух 103 К.
Ну и собственно 103+25+запасец=150 грС

Для свободной конвекции на открытом воздухе получил
температуру пластины 75К


Как хорошо ваш радиатор подтверждает коэффициент теплоотдачи поверхность-воздух

500Вт/(70К*2*600мм*500мм)=11,9 Вт/(м^2*К)

Вообще-то радиаторы оценивают не в см/Вт, а в К/Вт, т.е на сколько градусов выше окружающей среды будет нагреваться радиатор при подведении мощности в 1 Вт.
Для плоской пластины, с распределенными точками подогрева температура практически одинакова по всей ее площади. тут ее толщину можно не учитывать. А теплоотдача при естественной конвекции будет порядка 1.2-1.5 мВт на каждый градус перегрева с каждого квадратного сантиметра. Зависит от положения пластины, ее шероховатости и пр...
Например, мощность 3 вт, пластина 70х70мм. Имеем 3000мВт/49см=61мВт/см. При теплоотдаче в 1.5мВт/см радиатор перегреется на 41 градус.
Это достаточно грубая оценка, но вроде работает.
Для закрытого корпуса Вам нужно просчитать еще теплопередачу через стенки корпуса наружу. Можно только сразу сказать, что при пластиковом корпусе картина без обширных вентиляционных перфораций достаточно унылая...
Корпус в кусок хозяйственного мыла с трудом отводит ватта 2-3.

Огромное всем спасибо!

Ситуация безрадостная, поэтому буду думать.

Как обмануть природу, например .

Размышлял по поводу обмана природы.

Полная фигня получается.
Ведь, даже чтоб повеситься от всех этих безрадостных размышлений, определнных параметров веревка нужна. Экономичного варианта - нитки не хватит

А если заменить в моем рисунке верхний пластик на металлическую пластину - что изменится от базового варианта?

Точно сказать затрудняюсь. Конечно, намного лучше, чем с пластиком, но насколько?
Тут многое зависит от величины воздушного зазора и его положения в пространстве. Неочевидно, но, при величине зазора 5-6мм и менее, охлаждение будет много хуже. В таких щелях конвекция почти прекращается.

Проблема, как уже сказал Microwatt, в воздужной прослойке. Предложил бы присабачить теплоизлучающие элементы непосредственно на металлический корпус.

И это есть стандартное решение - выносить воздушный радиатор наружу. Второе стандартное решение - устраивать принудительную вентиляцию.

А то я не знаю

За помощь в расчетах спасибо огромное, но конструктив пока красиво не получается...
Хотелость бы разместить пластину в каробочку пластиковую, а то болты крепления неэстетично как-то смотрятся.

ЗЫ: а есть клей теплопроводящий хорошо для склеивания люминтия и дюраля?
Пока абстрагируемся от электропроводности.

Посмотрите на попытку решения от Zyxel.
http://zyxel.ru/content/catalogue/43/52/637/
Насколько хорошо это реализовано - это второй вопрос. IMHO труба слишком низкая чтобы обеспечить эффективный поток через корпус. И щель снизу очень маленькая.

Клей обычно лучше отсутствия клея.