Calcul thermique enceinte immergée

[h40]

Bonjour à tous,

Voilà mon problème: on a une électronique qui dissipe une puissance P=250W.
Cette électronique est enfermée dans une enceinte étanche en acier, de diamètre 1m, de longueur 2m et d'épaisseur 6mm. L'enceinte est remplie d'air à pression atmosphérique. La température de l'air initiale est 20°C.
L'enceinte est plongée dans de l'eau à 20°C pour refroidissement.
Je souhaite estimer la température maximum de l'électronique.
Comment puis-je faire ? Il y aura de la convection dans l'air autour de l'électronique, de la conduction dans l'acier et la convection dans l'eau.

merci pour votre aide !
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[RomVi]

Bonjour

Le facteur vraiment limitant est la convection autour de la carte, les autres ont une influence anecdotique. Pour calculer la température à l'équilibre il faut disposer de beaucoup de détails (orientation de la carte, taille des composants qui chauffent, espace autour de la carte etc).

[h40]

Bonjour,


En première approximation, on considère que la dissipation se fait uniformément sur la carte électronique.

Merci

[RomVi]

Et quelle taille fait cette carte ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[h40]

300mm par 400mm

Merci

[RomVi]

Fute d'une géométrie précise on peut déjà faire une approximation :

0.3 x 0.4 x 2 ( si 2 faces sont exposées), soit 0.24m²
1m² dissipe environ 10W par convection et rayonnement lorsque la température est 1°C au dessus de l'ambiant.
250 /(10 x 0.24) = 104°C au dessus de l'ambiant.

Visiblement il te faudra un bon dissipateur. L'idéal serait même d'utiliser la cloison en métal qui est en contact avec l'eau pour le faire.

[h40]

Bonjour,

Merci pour cette réponse. D'où vient ces 10W par m² de dissipation par convection et rayonnement ?
Y-a-t-il un moyen de calculer analytiquement l'élévation de température en fonction des dimensions de l'enceinte, des phénomènes de convection dans l'air, etc... ?

MErci !

[RomVi]

Il s'agit d'un coefficient moyen qui colle assez bien à la réalité. Pour affiner l'approche il faut prendre en compte de nombreux paramètres :
- L'emplacement, la nature des points chauds
- La conductivité du circuit, son émissivité, son inclinaison
- L'environnement du circuit.

Il est possible de faire une simulation rigoureuse par calcul numérique, sur solidworks par exemple, mais il faut bien connaitre le domaine.

[h40]

Bonjour,
Merci pour ces réponses. On va faire une simulation sur Ansys Mechanical (et pas la version Fluent). Mais on ne pourra pas forcément modéliser correctement la convection.
Est-ce que finalement le rayonnement n'est pas prédominant sur la convection ?
Merci.

[RomVi]

Non, avec des matériaux non métalliques et à une température qui reste inférieure à 100°C ou proche la part radiative est environ égale à la part convective. Avec des métaux la part convective est dominante.