При расчете теплового режима аппаратуры учитывают три основных виды теплообмена — теплопроводность, конвекция и излучение. Теплопроводность легко рассчитывается и в данной работе не рассматривается. Конвекция и излучение относятся к видам теплоотдачи, т. е. процессу теплообмена между твердым телом и средой. При этом важнейшим параметром является коэффициент теплоотдачи α, который в общем случае примерно равен сумме коэффициентов теплоотдачи конвекцией αк и излучением αиз:
где α — коэффициент теплоотдачи, (Вт/м2 ∙К);
αк — конвективный коэффициент теплоотдачи, (Вт/м2 ∙К);
αиз — коэффициент теплоотдачи излучением, (Вт/м2 ∙К).
Конвективный коэффициент теплоотдачи αк представляет собой сложную функцию большого числа параметров и для вычисления его используют теорию подобия и критериальные уравнения, причем они нелинейные и зависят от температуры.
В работе [1] была предложена простая методика вычисления конвективного коэффициента теплоотдачи в программе ТРИАНА (АСОНИКА-Т) (далее ТРИАНА) по топологической модели теплового процесса (МТП), содержащей топологическую ветвь конвекции (естественную или вынужденную), по электротепловой аналогии:
откуда
затем, учитывая
получим
где R — тепловое сопротивление теплоотдачи, (K/Вт);
∆T — разность температур, (К);
Tп — температура поверхности, (К);
Tос — температура окружающей среды, (К);
S — площадь поверхности теплоотдачи, (м2 );
P — тепловыделение с поверхности, (Вт).
Аналогичную МТП можно построить для получения коэффициента теплоотдачи излучением αиз, однако его можно определить и расчётным путём из теории теплообмена:
где ε — коэффициент черноты поверхности;
φ — коэффициент облученности;
5,67∙10–8 — постоянная Стефана–Больцмана, (Вт/(м-2∙К-4)).
Первый классический вариант (3) содержит степенные разности температур, а во втором, используемом в ТРИАНА, только их суммы. Причем саму формулу там явно не видно, так как она скрыта за графическим интерфейсом, так же, как и другие формулы, например, естественной и вынужденной конвекции [2].