Исследование влияния корпуса на эффективность охлаждения пьезокерамического электроакустического преобразователя типа Ланжевен

Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Technology audit and production reserves; Vol. 3 No. 1(59) (2021): Industrial and technology systems; 50-55
Technology audit and production reserves; Том 3 № 1(59) (2021): Виробничо-технологічні системи; 50-55
Technology audit and production reserves; Том 3 № 1(59) (2021): Производственно-технологические системы; 50-55
ISSN: 2664-9969
2706-5448
Popis: The object of research is thermal processes in Langevin-type piezoceramic electroacoustic transducers (PET), taking into account the housing. The piezoceramic electroacoustic transducers heat up during operation. Overheating of the converter leads to negative consequences, accompanied by a change in the parameters, characteristics of the device, as well as the failure of the converter. Or limitation on the duration and mode of operation, output power, current, amplitude and speed of oscillation of the converter. The paper investigates the effect of the housing on the temperature field of a Langevin-type PET by the finite element method, using modeling in SolidWorks. The results of temperature reduction of such cooling methods are shown: – filling the housing cavity with electrical insulating liquid, gas, a mixture of thermal paste; – use of holes in the housing; – changing the shape of the rear cover to have radiator side fins, vertical radiator fins, cylindrical radiator fins; – heat-resistant layer; – use of active air cooling at three different speeds. The most efficient 53 % and a uniform temperature field were found when filling with a mixture of thermal paste, but this solution is accompanied by additional experiments and a preparatory stage with the mixture. The cooling efficiency of 47 % was provided by active cooling – blowing with air, and this method requires additional equipment. Filling with insulating liquid gave a cooling efficiency of 27 % – an optimal result that does not require expensive investments. Slow blowing of the housing or adding only holes resulted in a decrease in the maximum heating temperature from 10 to 20 %, therefore, if the PET design allows the presence of holes, then it is necessary to rationally place them. Changing the shape of the back plate, heat-absorbing element, filling the housing with gas gave an efficiency decrease in the maximum temperature by 6–8 % compared to a closed housing with air. The research results make it possible to choose the optimal option for reducing the heating temperature of the Langevin-type PET to increase its efficiency and long-term trouble-free operation.
Объектом исследования являются тепловые процессы в пьезокерамическом электроакустическом преобразователе (ПЭП) типа Ланжевена с учетом корпуса. При работе пьезокерамические электроакустические преобразователи нагреваются. Перегрев преобразователя приводит к негативным последствиям и сопровождается изменением параметров, характеристик прибора, также выходом из строя всего преобразователя. Или ограничением на продолжительность и режим работы, выходную мощность, ток, амплитуду и скорость колебаний преобразователя. В работе проведено исследование влияния корпуса на температурное поле ПЭП типа Ланжевена методом конечных элементов, с помощью моделирования в SolidWorks. Показаны результаты уменьшения температуры такими методами охлаждения: – заполнение полости корпуса электроизоляционной жидкостью, газом, смесью термопасты; – использование отверстий в корпусе; – изменение формы тыльной накладки на имеющую радиаторные боковые ребра, вертикальные радиаторные ребра, цилиндрические радиаторные ребра; – теплорассеивающий слой; – использования активного охлаждения воздухом с тремя различными скоростями. Выявлена самая большая эффективность 53 % и равномерное температурное поле при заполнении смесью термопасты, но такое решение сопровождается дополнительными экспериментами и подготовительным этапом со смесью. Эффективность охлаждения 47 % дало активное охлаждение – обдув воздухом, но для такого способа необходимо дополнительное оборудование. Заполнение электроизоляционной жидкостью дало эффективность охлаждения 27 % – оптимальный результат, который не требует дорогостоящих вложений. Медленное обдувание корпуса или добавления только отверстий дало уменьшение температуры максимального нагрева от 10 % до 20 %, поэтому, если конструкция ПЭП позволяет наличие отверстий, то необходимо рационально их размещать. Изменение формы тыльной накладки, теплорассеивающий элемент, заполнение корпуса газом дало эффективность уменьшения максимальной температуры на 6–8 % по сравнению с закрытым корпусом с воздухом. Результаты исследований дают возможность выбрать оптимальный вариант уменьшения температуры нагрева ПЭП типа Ланжевен для повышения эффективности его работы и длительности безотказной работы.
Об’єктом дослідження є теплові процеси в п’єзокерамічному електроакустичному перетворювачі (ПЕП) типу Ланжевена з урахуванням корпусу. При роботі п’єзокерамічні електроакустичні перетворювачі нагріваються. Перегрів перетворювача призводить до негативних наслідків, що супроводжуються зміною параметрів, характеристик приладу, також виходом з ладу перетворювача. Або обмеженням на тривалість і режим роботи, вихідну потужність, струм, амплітуду та швидкість коливань перетворювача. В роботі проведено дослідження впливу корпусу на температурне поле ПЕП типу Ланжевена методом скінчених елементів, за допомогою моделювання в SolidWorks. Показано результати зменшення температури таких методів охолодження: – заповнення порожнини корпусу електроізоляційною рідиною, газом, сумішшю термопасти; – використання отворів в корпусі; – зміна форми тильної накладки на таку, що має радіаторні бокові ребра, вертикальні радіаторні ребра, циліндричні радіаторні ребра; – теплорозсіючий шар; – використання активного охолодження повітрям з трьома різними швидкостями. Виявлена найбільша ефективність 53 % та рівномірне температурне поле при заповненні сумішші термопасти, але таке рішення супроводжується додатковими експериментами та підготовчим етапом з сумішшю. Ефективність охолодження 47 % дало активне охолодження – обдув повітрям, та для такого способу необхідно додаткове обладнання. Заповнення електроізоляційною рідиною дало ефективність охолодження 27 % – оптимальний результат, який не потребує дороговартісних вкладень. Повільне обдування корпусу або додавання тільки отворів дало зменшення температури макисмального нагріву від 10 до 20 %, тому, якщо конструкція ПЕП дозволяє наявність отворів, то необхідно раціонально їх розташовувати. Зміна форми тильної накладки, теплорозсіючий елемент, заповнення корпусу газом дало ефективність зменшення максимальної температури на 6–8 % у порівнянні з закритим корпусом з повітрям. Результати досліджень дають можливість обрати оптимальний варіант зменшення температури нагріву ПЕП типу Ланжевен для підвищення ефективності його роботи та тривалої безвідказної роботи.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: