Естественная вентиляция имеет место в корпусах ЭВА которые перфорированы (отверстия, щели, жалюзи и т.д.). Тепловые проводимости определяются так же, как при принудительной вентиляции, однако, теперь G_r — расход воздуха через аппарат – является неизвестной величиной.

Средние коэффициенты конвективного теплообмена нагретой зоны и воздуха в аппаратах различных конструкций, габаритов, в широком диапазоне изменения тепловых нагрузок изменяются незначительно и в среднем равны 6 Вт/м²град. Поэтому

s_зв= 6S_зв ^Вт/_град ; s_кв= 6S_кв ^Вт/_град, (4.45)

где S_зв и S_кв – омываемые протекающим через аппарат воздухом площади поверхностей нагретой зоны и корпуса. С учетом того, что t_вх= t_c, т.е. n_вх= t_вх – t_с= 0 и принимая во внимание все предыдущие рассуждения и допущения, подставляя D в F_ij и учитывая, что А_зс= А_кс= 0 получаем:

(4.46)

Коэффициент гидравлического сопротивления входа x_вх зависит от величины и числа Re, которые для этих аппаратов могут иметь значения 100 ? Re ? 1000, 0 ? ? 1. Коэффициент гидравлического сопротивления x_кин, обусловленный ускорением потока определится по формуле

. (4.47)

Если температура t₂ = t_вых воздуха, выходящего из аппарата не превышает 60°С, то, принимая t₁= t_c= 20°C и T_в=273 + t_в=273 + 0,5(60 + 20)= 313°K, получим

Величина x_кин=0,25 определяет максимальное значение этого коэффициента. Для средних условий работы аппарата принято считать x_кин=0,2.

При сухом воздухе, нормальном давлении и g=9,81 ^м/_сек² получаем

[^кг/_сек], (4.48)

где h – среднее расстояние между входными и выходными отверстиями.

Собственно расход воздуха через аппарат вычисляется по формуле:

[м^-4] , (4.49)

где F_вх, F_вых – площадь входных и выходных отверстий, F_ш – площадь отверстий в шасси (если оно есть), — площадь поперечного сечения аппарата (F_ап), не занятая деталями и шасси, k_зап – коэффициент заполнения объёма аппарата деталями.

Если С_r=1000 ^Дж/_{кг?град} , то

[^Вт/_град]. (4.50)

Пример:

Вычислить t_з и t_к аппарата с перфорированным корпусом и горизонтальным перфорированным шасси.

Геометрические параметры и режим работы аппарата известны: среднее расстояние между отверстиями для повода и отвода воздуха h=0,206 м; суммарные площади отверстий в корпусе и шасси – F_вх= F_вых= 1,6?10^{-2 м2}, F_ш= 1,75?10^{-2 м2}; площадь поверхностей корпуса, нагретой зоны и её излучающей поверхности: S_к=0,695 м², S_зв=0,247 м², S_зл=0,231 м²; площадь поперечного сечения порожнего корпуса F_ап=0,122 м². Коэффициент заполнения k_зап=0,1. Мощность источников тепла Р=95 Вт. Аппарат находится в неограниченной воздушной среде (t_с=20°С), давление нормальное, теплообмен внешней поверхности корпуса со средой происходит в условиях естественной конвекции.

Решение:

Определим величину W, для чего определим предварительные параметры

Найдём F_зс=0,32 град/Вт; F_кс=0,053 град/Вт.

Вычислим средние поверхностные перегревы нагретой зоны и корпуса:

n_з=0,32?95=30,4 град; n_к=0,053?95=5,0 град.

Средние поверхностные температуры нагретой зоны и корпуса:

t_з=20+30,4=50,4°C t_к=20+5,0=25,0°С.