Багато років тому автор брав участь у розробці маленького транзисторного інвертора, призначеного для космічного апарату Стосовно до цього виробу найцікавішою стала проблема відведення тепла у вакуумі, де немає ні теплопровідності, ні конвекції Все тепло треба було відводити випромінюванням Для цього на зовнішній поверхні алюмінієвого корпусу фрезеруванням були зроблені закруглені борозенки і гребені, забезпечували максимальну площу поверхні і випромінювання тепла під різними кутами З тих пір була довга низка систем з повітряним і водяним охолодженням, але той перетворювач залишався єдиним, в якому доводилося для охолодження покладатися тільки на випромінювання

Тепло і теплопередача

Спочатку розглянемо основні поняття і співвідношення, що описують процеси передачі тепла:

• Питомою теплоємністю речовини називається кількість тепла, необхідного для нагрівання одиниці маси цієї речовини на 1 К AT = Q / ms, де Q – повідомлена тілу теплота, m – маса тіла, s – питома теплоємність речовини, з якої складається тіло

• Теплопровідність речовини є швидкістю передачі тепла через одиничний шар речовини на одиничної площі при одиничної різниці температур AT = Qfl / ka, де Q – повідомлена тілу теплота, d – товщина зразка, k – коефіцієнт теплопровідності, а – площа зразка

• Одна калорія теплоти викликає зростання температури одного грама води на 1 К за секунду Одна калорія еквівалентна 418 Дж Один джоуль дорівнює одному вату за секунду

• Теплота 1000 кал / с викликає збільшення температури потоку води зі швидкістю 1 л / с на 1 К Відведення потужності в 1 кВт збільшує температуру потоку води зі швидкістю 378 л / хв (1 гал / хв) на 38 К

У Табл i5i наведені теплові параметри деяких матеріалів

Таблиця 151 Теплові параметри деяких матеріалів

Матернал

Цілісна щільність [кг / м3]

Питома

теплоємність1*

1Дж/кгК]

Коеффнціент

теплопроводностн0

[Вт / мК]

Вода

100103

4180

0598

Сталь

770103

500

74

Алюміній

270-103

930

217

Мідь

890-103

390

389

* Коефіцієнт теплопровідності і питома теплоємність всіх речовин, особливо води, залежать від температури З цієї причини значення, наведені в таблиці, слід розглядати як приблизні – Прямуючи ред

Для теплопередачі випромінюванням і конвекцією автором розроблено кілька співвідношень, вельми близько описують реальні процеси теплопередачі в діапазоні температур 0 .. +50 ° С

Для теплопередачі випромінюванням

Для теплопередачі конвекцією

Тут W – вати на квадратний метр, TR – Зростання температури в градусах Цельсія, r | – коефіцієнт випромінювання (ізлучателная здатність)

Ефективна випромінювальна поверхню тіла приблизно дорівнює площі листа, витягнутого уздовж лінії максимального протягу тіла Площа при конвекції складається з площ всіх бічних і верхньої його сторін При цьому бічні сторони, прилеглі до інших обєктів, з розрахунків виключаються У Табл i52 наведені випромінювальні здатності деяких матеріалів Як випливає з цих даних, фарбування має тільки естетичне значення

Джерело: Сукер К Силова електроніка Керівництво розробника – М: Видавничий дім «Додека-ХХI, 2008 – 252 c: Ил (Серія «Силова електроніка»)