Численное исследование проведено с использованием программы
для решения одномерных нестационарных уравнений теплопровод-
ности методом контрольного объема [2]. Была проведена серия вы-
числений при различных значениях коэффициентов преобразования
объема и эффективных коэффициентов теплоотдачи для определения
оптимальных размеров радиатора. Эффективный коэффициент тепло-
отдачи изменяли в диапазоне от 300 до 1800 Вт/(м
2
∙
K), а коэффициент
преобразования объема — от 3 до 7. В ходе решения также определя-
ли закон изменения силы тока, позволяющий обеспечить требуемую
точность выдержки.
Параметры численного решения
Граничные и начальные условия
Коэффициент теплоотдачи со стороны пластины–держателя
α
1
, Вт/(м
2
∙
K) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Температура окружающей среды со стороны пластины–
держателя
T
f
1
, K . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
Температура окружающей среды со стороны радиатора
T
f
5
, K . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
Начальное условие
Т
0
, K . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293
Параметры циклирования
Верхняя температура выдержки
Т
1
, K . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
Нижняя температура выдержки
Т
2
, K. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
Время выдержки
τ
0
=
τ
00
, с . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Геометрические параметры
Коэффициент преобразования объема пластины–держателя
K
1
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,6215
Эффективный объем спая
˜
V
3
, м
3
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,18
∙
10
−
6
Эффективный объем термоэлемента
˜
V
4
, м
3
. . . . . . . . . . . . . . . . 15,94
∙
10
−
6
Численный расчет показал, что при значениях коэффициента пре-
образования объема более 6,94 и эффективного коэффициента тепло-
отдачи более 1500 Вт/(м
2
∙
K) температура выдержки поддерживается
с необходимым отклонением, непревышающим 0,1 K. Таким параме-
трам соответствует алюминиевый радиатор шириной 210 мм и длиной
182 мм с длиной ребер 31 мм. Для этого случая полученные при чи-
сленном расчете закон изменения силы тока и зависимости температу-
ры пластины–держателя и радиатора от времени приведены на рис. 5,
а
и
б
.
Для теплового блока амплификатора с выбранной конструкцией
радиатора было проведено трехмерное моделирование теплообмена
с использованием программного комплекса STAR-CD [4] при указан-
ных ранее параметрах решения. Коэффициент теплоотдачи со стороны
34 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2008. № 3
