Гелль П.П., Иванов-Есипович Н.К. Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры (1984) (1092053), страница 58
Текст из файла (страница 58)
. . . . '. . - . . . 0,2 Вакуумплотная керамика алюмоксид (на основе оксида влюмання).........,....... „.. 0,02 Слюда щипаная (флогопит)............ 0,0005 Однако следует иметь в ввду, что применение этих материалов в .конструкциях неоднозначно. Слюда представляет собой слоистую структуру, и прокладки из слюды способны выдерживать большие механические нагрузки Мнкроиеровности контактирующих поверхностей ие вь*зывают разрушения слюдяных прокладок лаже при толщине 0,1— 0,2 мм.
Прокладки из кераьшческих материалов такой толщины изго- ~-'.,'!:.!!.. товить трудно. Прессование с последуюшич обжигом приводит к коробленшо керамических пластин, поэтому необходимо использовать шлнфоэанш,ю керамические пластины. Этот технологический процесс Фг ;+ трудоемок. Кроме того, керамика — хрупкий материал и при малых й(1':„:.:' толшинах легко разрушается. Поэтому, чтобы обеспечить механическую прочность прокладки, толщину ее приходится увеличивать, что, в свою ':,; ':, очередь, приводит к уиеличению теплового сопротивления и сводит на нет разинцу в теплопроводности керамики и саюды.
На практике в качестве нзоляцконной прокладки чаше используют слюду Г!риьгенение сопрягаемых деталей из анодированпого алюминия .'*,::,:,:: позволяет использовать в качестве электроизоляционкой прокладки ,:,-,':;,':. пленку из окиси алюминия толщиной 50 мкм. Столь малая толщина прокладки приводит к малому тепловому сопротивлению Отвод тепла от теплонагружевных элементов, установленных ка ";,::",; печатных платах, затруднен вследствие низкой теплопроводностн пзо";.',,::!:ляционного основания платы. Из-за малого поперечного сечения метал- ,,'лизированных участков отвод тепла по печатному проводнику состав Рис.
6-1. Обеспечение теплового контакта мемеду передней панелью н кохсухом при поносна есеталлур'еского шнура (а) и пластинчатой пру- жины (б) У вЂ” переиаии панеле; 2 — истеппичесииа шнур Гпе рас. а); пластиичнтея пружи ° е (ни рис бй 3 — кожух; 4 — ршшюиеи прописана Рис. 6-2. Расположение (а) и форма (б) пластинчатой пружины, осушествляюшсй тепловой контакт между кожухом и шасси à — мисси; 2 — кожух; 3 — пиастинчитен пружина лает малую часть.
Поэтому возникает необходимость в дополнительных теплоотводяших массивных шинах, имеющих тепловые контакты г тсплонагруженными элементами и корпусом блока, Лучшие результаты дает использонанне металлических печатных плат тепловые ионтаить1 элементов коиструкпин с корпусом имеют особое значение в герметичных устройствах. В такой конструкш~и должны быть хорошие тепловые контакты между внутреинимн элементами и корпусом или передней панелью, При наличии между корпусом и передней панелью герметизируюших резиновых прокладок дополнительно применнют упругие сосднневня — шнуры из латунных или бронзовых проволочек; тепловые контакты в виде плоских бронзовых пружин (рнс.
6-1) используют длн обеспечения теплового контакта шасси с внутренней поверхностью корпуса (рис. 6-2). Рассмотренные элементы улучшасот не только тепловой, но и электрешеский контакт между разьемнымн частями конструкмин, что важ- 300 ' ио при экраиировании. Для гй :-:.'герметичных конструкций срав.
/ ':!'::вительно больших размеров /а а' ",; вместо резиновых прокладок //О / иногда используют свинцовые. Ю ':й/г! В это/л случае обеспечивается / :.«~,",'"' хороший тепловой контакт. 30 Рассмотрим основные прн/ и ,:А/~!:;!, емы, позволяюп/не снизить тем"е' -' и эг':;; пературный фои в блоке при / естественном воздушном охлаж- ~ г денни. Конструкция должна отвечать следующим трепова - // пням 10 1) обеспечивать хорошее / обтекание холодным воздухом / д всех элементов конструкции. /л особенно теплонагруженных; 0 100 200 300 400 бг/л~ 4:; ' 2) теплонагруженные эле- менты должны располагаться Рнс. 6-3.
Лиаграмма для прнблн/,;".' ближе к стенкам блока; жениой оценки теплового режима 3) тсплочувствигельные эле- РЭА при воздушном охлаждении менты должны защищаться от обтекания нагретым воздухом: 4) при воздействии лучистой энергии теплочувствнтельиые элементы должны защищаться экранами; 5) все теплонагруженныс элементы должны иметь хорошие тепловые контакты с несущимн узлами (шасси, платы, кожухи и т. п.). Естественное воздушное охлаждение возможно только прн атмо- сферном давлении окружающего воздуха не ниже 53 — 60 кПа н при '::;,~; относительно невысокой теыпературе. В самолетной 1'ЭА, расположен„':::,,:: ной вне гермоотсека, с увели чением высоты полета резко издаст эф- фснтивность конвективного охлаждения.
Лля РЭА, предназначенной 1)):; для работы в жарком климате, этот способ охлаждения оказывастся ~~~!:,.".!!,. малоэффективныы. К.'~;'' й,.':;,,";; Недостатком есзествеи/юго воздушного охлаждения является за- пыление внутршшего объема. Конвсктивиое охлаждение бсз вентиля.'~г~,:-;:,' ционных отгерстпй в кожухе применяется в РЭА с небольшими тепло';,.'~,':;,.1 ными нагрузками (до 0,05 Вт/смэ). Предварительиая оценка тепловой нагрузки РЭА. Для ориентпро. в.':.: з~,"3:',;-' ночной оценки естественного воздушного охлаждения предположим, что ;1/'-;-'.
РЭА дол/кна быть выполнена в виде стойки с блоками, в которых шасси расположеьы горизойтально либо вертикально. Предварительная оценка производится по диаграмме, представлешюй на рнс. 6-3. По оси абсцисс отложена мощность, приходящаяся на единицу поверхнскти, а по оси ординат — допустимый перегрев внутри блока бхьэ=/хьв — /ь, где /к„— лопустимая температура нагретых зон внутри блоков, 'С; /.— температура окружающей среды, 'С. Если мощность, рассеиваемая в блоках, примерно одинакова (различие не более ! 5 э/э), то удельная мощность вычисляется как ур/ Руд = 2 (Цт/-э+ Еайз+ //бз) где ХР/ — суммарная мощность источникон тепла внутри стойки, Вт," ьь Вь йа — габаритные размеры стойки, м„ Если мощность распределена между блоками с неравномерностью, превышающей 15 "тю то удельная мощность определяется выражением Ргмзнс 2Д> (' >+ Ез) где Р>„„, — тепловая мощность наиболее нагруженного блока, Вт;.
Н> — высота этого блока, м. Для сообщающихся блоков с вертикальным шасси при расчете Ргл следует к мощности кахгдой нвгретой зоны Р, прибавлять 10% суммарной мощности всех зои, расположенных ниже данной. Для заданных Рг, и бх„на диаграмме (рис. 6-3) находят соогветс>вуюшую точку. При этом возможны три случая. Найденная точка лежит выше линии а (шасси вертикальное) нли лнп»: а' (швсси горизонтальное). В этом случае возможна пылезащит. нэя нлн герметичнав конструкция стойки (или блока, если расчет ведется относительно блока). 2.
Точка на диаграмме попадает в область, лежащую между кривыми а, б (горизонтальное шасси) или между кривымн а', б' (вертикальное шасси). В этом случае возможно использование перфорированных кожухов (корпусов) и расчет теплового состояния следует производить по методике, изложенной в $6-3. 3. Точке оквзывается шгже линии б (горизонтальное шасси) нли ниже линии б' (вертикальное шасси); при этом требуется принудительное охлаждение.
Перфорация (жалюзи) обеспечивает протекание воздуха внутри бло. кэ. Дополнительная часть мощности будет уноситься протекающим воздухом зэ счет естественной конвекцин. Количество протека>ощего возяуха будет зависеть от плошади перфорации н разинцы между плотностью воздуха нэ входе и выходе блока.
Однако увеличение мощности, отводимой в протекающий воздух при увеличении площади перфорационных отверстий, будет нвблюдаться только до определенных пределов. Увеличение площади отверстий приводит к уменьшению площади кожуха и, следовательно, к уменьшению мощности лучепспускэпия. Уменьшение поверхности контактирования с окружающим воздухом и конечном итоге может привести к сии>кению мощности, отводимой протекаюн>им воздухом.
Квк показывает практика, оптимальное соотношение между площадью отверстий и поверхностью кожуха лежит в пределах 20 — 30%. На рис. 6-4,приведена зависимость мощности, передвваемой в протекающий воздух, от площади перфорации. Для приближенных оценок можно принять, что при введении вентиляционных отверстий и рациональном их размещении в кожухе перегревы внутри блока снижаются на 20 '/ю. Отнерствя (перфорацию) и жалюзи для принудительной вентиляции располагают в нижних, верхних и боковых частях кожуха, стойки илн шквфа. Принудительнзя воздушная вентиляция может отводить до 60 — 80 "й тепла.
Поэтому важно обеспечить необходимое число вентиляционных отверстий и нх правильное располо>кение. Скорость движения воздуха в блоке определяется разностью температуры и аэродинамическим сопротивлением, зависящим от заполнения объема элементами конструкции, формы элементов и взаимного расположения. На рис. 6-5 приведен обобщенный график зависимости количествв тепла, уносимого воздухом, от коэффициента перфорации кожуха (отношение площади отверстий к плошади поверхности кожуИз этого рисунка видно, что увеличение плошади перфорации до 0,75 (,г 0,70 4,0 050 (0 20 50 40 у Рнс, 6-4. Зависимость отводимой 0,50 мощности от п.чошади перфорации 0,5 0,4 0,40 055 Рис. 6-5.
Зависимость мощности, отводимой воздухом (Р,), от ноэффициеита перфорации кожуха (й.,р) н коэффициента заполнения объема (йр) Р— теялевая мемяееть, выделяемая Сле- (:::.е 30 еге существенно влияет на отвод тепла. Заметное влияние на отвод тепла оказывает коэффициент заполнения объема, увеличение которого в 1,5 раза ухулшает теплообмен на 1О е(е. Коэффициент псрфорациг йяер=беее!Зава должен быть около 20 — 25 е(е Расположение отверстий зависит от распределения теплонагруженд,,'!;:,:' иых элементов в объеме.
Когда это распределение равномерное, то вен. тиляционные отверстия должны быть тоже равномерно расположены на боковых и нижней частнх кожуха. Форма отверстий может быть раз 7(с,;, личной, ио прн квадратных отверстиях увеличивается отношение меж. :(е':;,,';:, ду плошадью отверстий и площадью перемычек, что благоприятно сна ',","~':,:::;, зывается на эффективности охлаждения. Для небольших блоков с об щей площадью поверхности до 3000 см' диаметр вентиляционньн отверстий выбирают около 6 мм, а лля блоков с плошадью поверхност~ ,";~.',;:: 6000 см' и более — 12 мм.
Отверстия располагают в шахматном по. е Когда толщина стенок кожуха не обеспечивает необходимой жест 1()Р" кости, вместо отверстий применяют жалюзи. Размеры и форма жалюзь унифицированы. Если отверстия уменьшают жесткость кожуха, то жа люзи увеличивают ее. Использование жалюзи ухудшает теплообмен нее,';,,:"','. примерно на 10 ге по сравнению с отверстиями В верхней части кожуха вместо перфораций или жалюзи часто де лают окно, занимающее до 70 че всей площади этой части кожуха. Окно вакрывают крышкой, приподнятой над кожухом на 10 мм. Конструкция, в которой используется принудительная воэдушнаг, вентиляция, должна отвечать следующим требованиям: 1) обладать малым аэродинамическим сопротивлеииеы протекаю щему воздуху; 2) обеспечивать хороший доступ холодного воздуха к теплоиагру Женнь|м элементам; 3) предотвращать попадание нагретого воздуха иа теплочувствп тельные элементы; 4)' защищать внутренний объем от пыли; 6) обеспечивать резервирование принудительного воздушного по.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
