Конструювання обчислювальної техніки (стр. 6 из 14)

Ребристий радіатор (рис. 1.23) має найбільш розширену поверхню тепловіддачі. Ребра мають певну форму і крок розташування на основі. Розрахунок таких радіаторів пов’язаний в першу чергу з вибором кількості, висоти та кроку розташування ребер і наводиться в довідниках.

Рис. 1.23. Ребристий радіатор

1.11 Вибір загальної системи охолодження РЕЗ

Вибір тієї чи іншої системи забезпечення теплового режиму (СЗТР), системи охолодження (СО) чи системи термостабілізації (СТ) багато в чому визначає конструкцію РЕЗ. Тому вже на стадії проектування важливо визначитись з оптимальними варіантами СЗТР. Досить успішними є підходи, при яких вибір конкретного СЗТР здійснюють, виходячи з значень потужності q тепловідведення РЕЗ через його корпус площею А.

,

де Р – сумарна потужність, яку розсіює РЕЗ; КР - коефіцієнт тиску (при нормальному атмосферному тиску Кр=1). Для вибору СО РЕЗ використовують графіки, зображені на рис.1.24, де ΔТС – допустима температура перегріву найменш теплостійкого елемента відносно температури навколишнього середовища. Одні області відповідають застосуванню одного певного типу СО (повітряне вільне 1; повітряне примусове 3; рідинне примусове 5; випарне примусове 9); інші області відповідають можливості використовувати два або три типи СО (повітряне вільне та примусове 2); примусове повітряне та рідинне 4; рідинне примусове та випарне вільне 6; рідинне примусове, випарне вільне та випарне примусове 7; випарне вільне та примусове 8). Верхні лінії стосуються охолодження великих елементів, нижні – блоків і шаф РЕЗ.

Рис. 1.24. Вибір системи охолодження

Вільне повітряне охолодження застосовують для теплоненавантажених засобів (

). Таке охолодження може бути реалізовано в герметичному та перфорованому корпусі і дає змогу зменшити перегрівання на 20-30%. При необхідності зовнішні поверхні роблять ребристими, використовують додаткові радіатори, ставлять теплопровідні шини.

Примусове повітряне охолодження широко використовують для теплонавантажених РЕЗ (

). Забезпечується внутрішнє перемішування або зовнішній обдув у герметичних корпусах, або продування повітря через корпус.

Рідинне охолодження є більш інтенсивним. Теплоносієм є вода, водоспиртові суміші (антифриз), кремнійорганічні та фторорганічні рідини. Використовується як вільне, так і примусове рідинне охолодження. Останнє може забезпечити інтенсивний тепловідвід до

. Температура рідини не перевищує температури насичення, а перенесення теплоти від нагрітої поверхні до рідини здійснюється завдяки конвекції та теплопровідності.

Випарне охолодження – найефективніший спосіб охолодження потужних РЕЗ. Рідина-теплоносій випаровується безпосередньо з відбиранням теплоти від нагрітого тіла завдяки процесу пароутворення з наступною конденсацією пари. Для охолодження застосовують рідини з низькою температурою кипіння (спирт, фреон, кремнійорганічні сполуки). Недоліками випарних систем охолодження є відносно низька надійність та великі витрати енергії.

2. ЕОМ як механічна система

2.1 Динамічна модель та її параметри

При певних обставинах на базі пружних елементів в ЕОМ можуть виникати та розвиватись механічні коливання [3-5, 9]. В окремому елементі може накопичитись значна механічна енергія, яка здатна викликати навіть руйнування. Для визначення рівня коливань складають відповідну динамічну модель.

Динамічна модель – ідеалізований в межах поставленої задачі об’єкт з певними характеристиками у вигляді інерційних, пружних, дисипативних та силових параметрів.

В реальних системах параметри розподілені. Проте динамічну модель досить часто вдається спростити в межах поставленої задачі настільки, що її параметри можна вважати зосередженими в окремій точці (рис. 2.1). Приведені параметри визначаються за певними правилами та методиками. Спочатку вибирається точка приведення. Ії положення характеризується координатою q, яка і вважається узагальненою координатою системи. В точці приведення прикладається приведена сила F та приведена маса m, що рухається на пружній основі з приведеним коефіцієнтом жорсткості с та приведеним коефіцієнтом дисипації ψ елемента розсіювання енергії.

Рис. 2.1. Одномасова динамічна модель

Приведення параметрів базується на принципі незмінності (інваріантності) закону руху q = q(t). Тобто значення приведених параметрів m, F, c, ψ беруться такими, що коливання приведеної точки динамічної моделі q = q(t) співпадають достатньо добре з коливаннями цієї точки в реальній системі. Незмінність (інваріантність) коливного руху точки приведення є критерієм правильного вибору динамічної моделі.

2.1.1 Приведення мас

Кінетична енергія матеріальної точки масою mi, що рухається зі швидкістю vi, дорівнює

. Кінетична енергія є скалярною величиною і кінетична енергія системи дорівнює сумі кінетичних енергій складових елементів. З точки зору незмінності закону руху складної системи її масу можна перерозподіляти при умові незмінності кінетичної енергії системи в будь-який момент часу:

.

Звідки приведена маса

, (2.1)

деmi– маса і-тої точки;

vi – швидкість і-тої точки;

– узагальнена швидкість (швидкість точки приведення).

Голономними називають системи, в яких зв’язки обмежують лише положення елементів системи і не обмежують величини їх швидкості. В механіці встановлено, що в голономних системах відношення vi /

не залежить від часу, а залежить від положення системи, тобто від значення q. Отже m = m(q).

2.1.2 Приведення сил

З точки зору незмінності закону руху механічної системи дію однієї системи сил можна замінити дією іншої системи сил, якщо потужнoсті цих систем сил будуть однакові у будь-який момент часу. При дії сили

на тіло в точці і вектори та утворюють деякий кут (рис 2.2). Потужність сили

Ni =

= cos αi.

Ni > 0, якщо 0

αi < π/2,

Ni = 0, якщо αi = π/2,

Ni < 0, якщо π/2

αi < π.

Рис. 2.2. Потужність сили

При дії моменту сил Mj на тіло j (рис. 2.3) потужність моментів сил визначається формулою:

,

де

- кутова швидкість тіла j;

Ni < 0, якщо Mj і

направлені протилежно;

Ni > 0, якщо Mj і

співпадають за напрямом;

Рис.2.3. Потужністьмоменту сил

Потужність є алгебраїчною величиною, тобто скалярною величиною, і потужність системи сил дорівнюють сумі потужностей кожної складової сили. Умова незмінності потужності в будь-який момент часу при заміні діючої системи сил приведеною силою має вигляд:

.

Звідси знаходимо приведену силу:

.

2.1.3 Приведення пружних параметрів

З точки зору незмінності закону руху системи пружні елементи еквівалентні, якщо в будь-який момент часу вони накопичують однакову потенціальну енергію.

Між силою F, що діє на пружній лінійний елемент, і величиною деформації, що при цьому виникає, існує залежність:

F = c x ,

де F – сила, що викликає деформацію;

с – коефіцієнт жорсткості, с = const;

x – деформація пружного елемента.

Пружний елемент накопичує потенціальну енергію

. Потенціальна енергія є скалярною величиною і потенціальна енергія системи пружних елементів дорівнює сумі потенціальних енергій пружних елементів. Умова інваріантності потенціальної енергії, що накопичує система елементів, при переході до одного приведеного пружного елемента має вигляд: