Григорьев В.А., Зорина В.М. - Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник (1982) (1062114), страница 78

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 78)

Совокупность температур всех элементов, нз которых собрана РЗА, т. е. ее температурное поле, характеризует тепловой режим РЭА. Тепловой режим отдельного элемента считается нормальным, если выполняются два условия: 1) температура элемента в условиях эксплуатации заключена в пределах, ограничивающих диапазон температур, допустимых для данного элемента; Я) температура элемента такова, что будет обеспечена его работа с заданной надежностью. Тепловой режим РЭА считается нормальным, если для всех элементов выполняются сформулированные выше условия, Обеспечение нормального теплового режима является одной из главных задач, возникающих при проектировании аппаратуры. Для решения этой задачи принимают ряд мер; выбирают определенные типы элементов в -зависимости от условий эксплуатации аппаратуры; уменьшают мощности рассеяния злемейтов; применяют рациональное размещение элементов, узлов и блоков; выбирают форму н размеры отдельных конструктивных составляющих; термостатируют узлы н блоки; наконец, применяют специальные системы охлаждения отдельных элементов и аппаратуры в целом — системы обеспечения теплового режима (СОТР).

злд. овЩАЯ хАРАКтяннатИКА тЕПЛОвыХ МОДЕЛЕЙ РЗА РЭА представляет собой систему многих тел с внутренними нсточппкачи тспло- ты. Температурное поле аппаратуры зависит от мощности и распределения источников теплоты, конструкции, режима работы аппаратуры н ее системы охлаждения, геометрических параметров, физических свойств материалов, нз которых изготовлена РЭА, и условйй ее эксплуатации.

Анализ температурных полей таких систем, заключающийся в установлении количественной зависимости между темпе. ратурой ограниченного числа наиболее ответственных мест аппаратуры и факторами, влияющими на процесс теплообмена, является весьма сложной задачей, решение которой проводится экспериментально или методом моделирования, поскольку чисто теоретическое решение задачи в полном объеме невозможно, так как тепловые процессы в реальной аппаратуре, как правило, плохо поддаются математическому описанию нз-за наличия большого числа основных н второстепенных факторов, влияющих иа п оцесс. настоящее время широкое распространение получили две группы тепловых моделей РЭА.

Характерной особенностью моделей первой группы является разделение всех поверхностей модели РЗА иа отдельные условно изотермические участки. Например, прн определении средиеповерхиостиой температуры нагретой зоны условно нзатермическнмн считаются поверхность корпуса и вся поверхность нагретой зоны, состоящая из поверхностей элементов и части шасси, не занятой ими, На рнс.

5.1, а схематячески показан разрез РЭА и указаны значения температур, измеренных в разных точках корпуса, шасси н радиодеталей. На рис. 5.1, б представлена модель той же РЗА, на основании которой определяются среднеповерхностиые температуры ее нагретой зоны в корпуса. После такого преобразования задача упрощается настолько, что математическое описание процесса теплообмеиа в тепловой модели аппаратуры становится возможным н сравнительно несложным. На рис. 5.1,в схематически изображен разрез РЭА кассетной конструкции, на монтажных платах которой смонтированы модули, микросхемы, микромодули и т.п. К такой РЭА можно применить тепловую модель того же типа, что н на рис. 5.1,6, н описать процессы переноса от поверхно-, сти нагретой зоны к корпусу и далее в среду.

В результате анализа получим средние позерхностныс температуры корпуса и нагретой зоны. 277 Общие положения и терминология $5.1 бй жг ту уй „ уа „244 „йай ЮВ уг 77 д) Рис. 5.1. Разрез простейшей конструкции РЭА (а) и ее тепловая модель (б); разрез РЭА кассетной конструкции (в) и ее теп- ловые модели (г, д, в). При анализе температурного поля внутри нагретой зоны можно поступить следующим образом: 1. Каждую плату'с деталями представить в виде пластины с равномерно распределенным источником теплоты мощностью О~ и равномерным полем температур (рнс. 5.1, г) и рассматривать процессы теплообмеиа, протекающие между нзотермическими поверхностями.

В этом случае возможно определить ие только среднюю температуру внешней поверхности нагретой зоны и корпуса, ио и средине значения температур каждой платы Ть 2. Если источники энергии заметно изменяются по высоте платы или условия теплообмеиа одной части платы по какичлнбо причинам резко отличны от другой части той же платы, то следует провести более подробную разбивку. как это показано на рис. 5.1, д.

Процессы переноса теплоты в тепловых моделях первой группы рассматриваются так, как если бы оин протекали между изотермическимн поверхиостямн. В тепловых моделях, относящихся ко второй группе, нагретая зона РЭА, представляющая собой неоднородную систему многих тел, идеализируется в виде однородного тела. Свойства этого тела ларшгтеризуются эффективными значениями коэффициентов теплопроводиости ь и теплоемкости с. На рис.

5.1,г приведена тепловая модель второй группы для РЭА, изображенной из рис. 5.!,в. Нагретая зона представляет собой совокупность многих тел с дискретными источниками тепловой энергии. В тепловой модели нагретая зона представляет собой однородное анизотропное тело с распределенным по объему источником энергии О(х, у, г). Исследование такой тепловой модели позволяет получить аналитическое выражение для поля температур нагретой зовы Т(х, у, г), Особенности тепловых моделей РЭА определяют математический аппарат, применяемый для их анализа.

Тепловые модели первой группы исследуют при' помощи метода тепловых схем, который позволяет описать процессы переноса теплоты в РЭА, используя системы неоднородных нелинейных алгебраических уравнений (9). Для изучения тепловых моделей второй группы применяют дифференциальные уравнения. При исследовании теплового режима РЭА сложных конструкций тепловая модель аппарата может содержать в себе элементы обеих указанных групп моделей. При этом отдельные части сложной РЭА пред. ставляют в виде условно изотермических поверхностей, другие — в виде однородных тел. 5.2.

СПОСОБЫ ОХЛАЖДЕНИЯ РЭА з.тл, систпмъ3 охллждвиия Рэд ид основв конвккции Естественное воздушное охлаждение РЭА. Такое охлаждение является наиболее простым, надежным и. дешевым осуществляется без дополнительной затраты энергии. Использование этого способа возможно при небольших удельных мощностях рассеивания (мощностях, рассеиваемых единицей поверхности илн объема), т.

к в РЭА, работающей в облегченном тепловом режиме. Различают две основные схемы естественного воздушного охлаждения блоков и стоек РЭА: с герметичным иперфорированным кожухом. В герметичном кожухе (рис. 5.2, а) конвективиый теплообмеи осуществляется от элементов РЭА к воздуху внутри аппарата, от воздуха х кожуху аппарата, от кожуха к окружающей среде (воздуху). При перфорированном кожухе (рис. 5.2, б) коивективный теплообмен в основном происходит между элементами РЭА и окружающей средой (воздухом), проникающей сквозь перфорацию. Естественное воздушное охлаждение РЭА с перфорированным кожухом позволяет обеспечить тепловой режим при более высоких удельных мощностях рассеивания, чем при герметичном кожухе.

Иитеисификацня теплообмеиа при естественном воздушном охлаждении возможна за счет рациоиальиога конструиро.вания РЭА: оптимального расположения элементов РЭА в перфорации кожуха, применения экранов, оребреиия отдельных поверхностей, использования теплопроводных шин, замазок, компаундов, соответствую- Равд. 5 Теплообмен е радиоэлектронной аппаратуре 278 Рнс.

5.2. Классификация схем охлаждения. щей окраски излучающих поверхностей и т. п. Принудительное воздушное охлаждение. Различают три основные схемы принудительного воздушного охлаждения; с внутренним перемешиеакием (рис. 5.2, е); с наружным обдуеом (рнс.

5.2,г). В этих случаях теплообмен между элементамн РЭЛ н воздухом внутри герметичного кожуха осуществляется так же, как и при естественном охлаждении РЭА, а для интенсификации теплообмеиа между кожухом и воздухом окружающей среды установлен вентилятор; (рис.5.2, д) схема с продувкой, здесь воздух из окружающей аппарат среды вли предварительно охлажденный в специальных устройствах (теплообменннках, кондиционерах и т, д.) пропускается через каналы н охлаждает элементы РЭЛ. Эта схема применяется наиболее широко в практике конструирования СОТР РЭА. Жидкостные и испарительиые системы охлаждения. Системы разделяются на работающие в условиях естественного охлаиСаения, термосифопкые, с внутренним перемешиванием и с принудительной циркуляцией жидкости (рис.

5.2,е — к). Жидкостные и испарительные сястемы охлаждения могут быть прямого и косвенного действия, работать по замкнутому и разомкнутому циклам. Естественное жидкостное охлаждение платы с элементами или больших элементов РЭЛ заключается в погружении их в бак с жидкостью. Этот способ применяется редко, так как конструкция РЭА значительно усложниется и требуются специальные покрытия для элементов (27). Принудительное жидкостное охлажде. вие применяется при высоких удельных мощностях рассеивания. Наибольшее распространение этот способ получил при охлаждении больших элементов, когда однофазная жидкость прокачивается насосом через специальные каналы в охлаждаемых узлах приборов (электроды мощных ламп, трансформаторы ит.д.).

При отводе теплоты от блоков жидкость прокачивается через каналы, выполненные в платах вли кожухе аппарата. Естественное испарительное охлаждение обычно позволяет повысить удельную мощность рассеивания РЭЛ н применяется для теплонагруженных блоков и больших элементов при плотности теплового потока у=10' Вт/мз (61. Охлаждаемая поверхность погружается в жидкость, съем теплоты осуществляется в процессе кипения жидкости на охлаждаемой поверхности. Движение теплоносителя происходит за счет разности плотностей. Разность температур между охлаждаемой поверхностью и кипящей жидкостью обычно мала, поэтому температура кипения выбранного теплоносителя при определенном давлении должна быть ниже допустимой температуры охлаждаемой поверхиости.

Характеристики

Список файлов книги