Гелль П.П., Иванов-Есипович Н.К. Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры (1984) (1092053), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Если УГИК, снабженные с оборотной стороны -"такими радиаторами, расположены вертикально, так, что в ':;:зазоры между основаниями УГИК поступает охлаждающий '„;;воздух, то при скорости воздуха о=б м/с аэродинамиче- ское сопротивление обоих радиаторов примерно одинаково. Различие рассмотренных радиаторов — а занимаемом объеме.
Габаритный размер игольчатого радиатора определяется максимальным размером игл 1„,„,=20 мм. Для спирального радиатора габаритным является диаметр спирали В=8 мм. Следовательно, спиральный радиатор занимает в 2,8 раза меньший объем, чем игольчатый, при практически одинаковых теплофизических и аэродинамических характеристиках. Спиральный радиатор является относительно новым конструктивным решением, широкое освоение которого еше впереди. 4-5. ОТВОД ТЕПЛА НА НИЗШИХ УРОВНЯХ КОНСТРУКЦИИ РВА ПРИ ВЫСОКОЙ ТЕПЛОНАГРУЖЕННОСТИ Жидкостное охлаждение ГИМ и других теплонагруженных узлов. Если теплонагруженность стойки высокая, то воздушно-конвективное охлаждение недостаточно для отвода выделяемого тепла и переходят к жидкостному охлаждению. Жидкостное охлаждение почти на порядок более интенсивно, чем воздушно-конвективное, что вызвано более высокой удельной теплоемкостью жидкости по сравнению с воздухом, более высокой теплопроводностью и особенно возможностью использовать режим кипения, при котором отвод тепла осуществляется при фазовом переходе.
Главным недостатком жидкостного охлаждения является более сложная система обеспечения теплового режима, требующая довольно разветвленной сети трубопроводов, соедини. телей, клапанов, а также баков и насосов. Кроме того, при отрицательных температурах, когда воздушно-конвективная система находится в благоприятнейших условиях, жидкостная система угрожает разрывом труб и баков, если используется вода, которая предпочтительна в сравнении с другими жидкими теплоносителями по многим характеристикам. Особое место занимают тепловые трубы, в которых жидкий теплоноснтель перекачнвается без механических насосов и где используется наиболее эффективный испарительный режим охлаждения. Использование жидкости вместо воздуха в качестве теплоносителя при отводе тепла от ГИМ и других теплонагруженных узлов, находящихся внутри блока, дает три главных преимушества: возможность медленного перемещения теплоносителя благодаря высокой теплоечкости жнд- табло.,п 4 1 Параметры теплоносителей Платность р, кгтн»' Удел не я теплоснкОсть с дл< к> тепло»го»одность Х.
вт !н к> теплот» пара»бра лапам н г, Мдж,к тснпср». 1уРа кнпсння т кг~п' теплокссктег» 1 Воздух сухой Вода (бидистиллят) Тосол А-65 1000 4200 0,026 0,60 1,21 1000 2,26 ТУЬ-02-751 †Этаиол (зт«лоный 2600 2500 0,30 0,19 1090 790 спирт) 1400 1500 680 О,!7 О,!4 1,37 23,7 47,6 — 33,4 Хладон 1! Хладои 113 0,09 0,07 0,38 Аммиак (жидкий) кости; участие в отводе тепла, кроме конвекции, механизма теплопроводности жидкости; поглощение тепла при фазовом переходе жидкость — пар Каждое из названяых преимуществ расширяет возможности конструктора. Медленная прокачка жидкости (до 5 л/мин) позволяет снизить уровень шума и энергопотреб,х~!;-:;::: ' ление СОТР. Теплопроводность жидкости в 10 — 25 раз вы- ше, чем у воздуха (табл. 4-9), что улучшает прогрев теп- , ~,:.:,,'-':-'. лоносителя в объеме и отвод тепла на стенки труб и бака.
Поглощение тепла при парообрззовании (испарении) во время фазового перехода дает возможность в режиме пузырькового приповерхпостного кипения отводить тепловые потоки наибольшей! плотности. За эти дополгнителгьн>не воз,",,'~ф:;:. можности конструктор расплачивается необходимостью применять более сложную и дорогую технику на основе замкнутых систем СОТР для жидких теплоносителей, более сложных, чем СОТР на основе воздуходувных устройств.
Жидкостное охлаждение ГИМ может осуществляться в двух режимах: принудительном и естественном. При ис,,~ф',;-::... пользовании принудительного режима теплоноситель с по- мощью насоса перекачивается от нагретых корпусов ГИМ ';;,'1::;:,': или других узлов внутри блоков, как от источников интен';~~.:;;-=я~,:;".; сивного нагрева, в тсплообменник, расположенный вне бло,:'т~~:,-:;с ка, где охлаждается, н вновь с помощью насоса возвраща- ется в бак для следующего цикла (рис. 4-21).
Так построе.на система последовательного принудительного мсидкост:,ного охлаждения ГИМ (рис. 4-21, а). Такая система при- менима для простых случаев охлаждения, не требующих бена еааеуха гсех ха Рнс. 4-21. Системы последовательного 1 ) н г а и параллельного гбу п и уднтельиого жидкостного охлаждения Гр1М 6 — бак накопитель жндкоете е кон е конпенсатор тенеературнне расшнренеа — насос: Т вЂ” теолообненнне разветвленной системы трубок малого днамет а л лаждения множества ГИМ, лого диаметра для ох, когда сечение всего т акта п мерно одинаково и не менее О,бема. Этот е б эффективной работы теплообменника, в ко- тором скорость протекания жидкости должна быть значкм/ч.
ри внутреннем сече- а мм около 1 см') это соответствует на отдельных участках будет меньше то о б стн о =,3 л/0=18 л/мин. Если сечение ный к пнога ру баритный насос для обеспечения т еб е, то потре устоя мощ- скорости прн последовательной схеме. П (рнс. 4-21 б) о ьно схеме. араллельная схема текания че ез теп ) позволяет обеспечить высокую око р лообменннк и применить малый насос. с орость прорв этом, правда, не вся жидкость б ег теплообменник: удег проходить через ке ее через ба б : часть жидкости охла а жд ется при прокач- В к и тру опроводы.
а в качестве теплоносителя наиболее д связи с безвредностью, доступное распространена во- лофнзическими хаРактеРистик ( . б т гт и тыо и отличными иками см. табл. 4-10т, гт ик . б . - ). Приме- исключить образование теплоизоли ю е дво но дистилляцйи, го осадка на стен а водоа. Опасности к х каналов в ко п се л изолирующего нерастворимо. и разрыва ака при заме заики в б р у ГИМ н трубонро можно избежать при облицовке к внутренней поверхности 204 Т Гкя 6 т е база гии- Ра по гногс — не Ч|отнваьт. козл нг м са- азьема, уста- Губопропоае; аввема, ус~а- трубопрпвопе ( Рис.
4.22. Элемг.итиан расистсьги У вЂ” гибкие трубопровоьм сечение; у — вснтнан. 3 кана гнарорааьсм в состм „.;~;!.'-':~г, стакана; à — часть гпврор навлнваеь:ав на гнбкон ,чтТ!!:-, а — ответнап часть гнврор бака пористой резиной. Обратите внимание: резина допжна быть пористой, но не губчатой, т, е.
поры в резине не должны сообщаться менсду собой, как в губке. В противном слу- "~>!1 чае такая облицовка не выполнит своей демпфирующей функции. В трубопроводах вода не должна накапливаться '-':Ф;-":г Если эти требования по тем или иным причинам невыпол:г!„';~„::, ' пимы, то вместо воды применяют антифриз и другие водно ,'г!;".--; спиртовые смеси, замерзающие при температуре ниже — 65'С. Объем бака выбирают в несколько раз превышас,, ющим общий объем гидросистемы.
Система принудительного жидкостного охлаждения имеет свою элементную базу, состоящую из гибких и жестких трубопроводов, вентилей, циркуляционных насосов и '4 гидроразъемов (рис. 4-22). Предпочтительно использовать ,.$."»,".' медные трубки, обеспечивающие хорошую теплоотдачу и обладающие необходимой коррозионной стойкостью, особенно в местах перегибов, где турбулентность потока исидкости особенно высока. Внутренний диаметр трубок и каналов обычно составляет 8 мм. При этом скорость течения г.
'~.,;:;,:: жидкости при расходе 5 л/мин будет около 1 м/с. Интенсивность теплообмена зависит от скорости тече,' ния в степени 1/2, поэтому превышение указанного выше Оптимального значения неэффективно. При охлаждении в 205 потоке надо иметь в виду, что даже при турбулентном потоке около охлагкдаемой поверхности под действием вязкости жидкости создается тонкий слой с ламинарным течением очень малой скорости. Тепловое сопротивление такого, почти стационарного слоя толщиной всего 10 мкм настолько значительно, что может свести на нет весь эффект принудительного жидкостного охлаждения, если использовать жидкость более вязкую, чем вода.
Разруи~ения этого прнповерхностного ламинарного слоя можно достигнуть при переходе к повышенным рабочим температурам, когда температура теплоносителя повышается настолько, что у поверхности начинается образование зародышевых пузырьков перед кипением. Но в этом случае вода, требующая при таком режиме рабочей температуры 100 "С, должна быть заменена на жидкость с пониженной температурой кипения. Наряду с принудительным режимом жидкостного охлаждения представляет интерес естественный режим, не требующий насоса В естественном режиме жидкостного охлаждения, более дешевом и простом в реализации, может производиться охлаждение только при кратковременной работе, исчисляемой единицами часов.
Такой режим требует перерывов, примерно равных длительности рабочего режима, необходимых для отвода накопленного тепла. Как правило, во время таких перерывов требуются регламентированные работы по добавлению расходуемого вещества. Типичным примером практического осуществления подобного прерывистого режима служит самолетная РЭА„ когда в таком режиме работает все оборудование самолета, начиная с двигателей.
Естественный режим хышкостного охлаждения основан на погружении охлаждаемого ГИМ в плавящееся, сублимируюшее или кипящее вещество. Переход кристаллического тела в жидкое состояние происходят при определенной для каждого вещества температуре и требует затраты количества теплоты, называемого теплотой плавления, что используется для охлаждения. Напомним, что процесс кристаллизации, протекающий во время перерывов в работе, сопровождается выделением такого же количества теплоты, какое поглощается при плавлении.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
