Гелль П.П., Иванов-Есипович Н.К. Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры (1984) (1092053), страница 59
Текст из файла (страница 59)
еока; 6) осуществлять автоматическое отключение блока при выходе из строя системы принудительной вентиляции. Систел1ы принудительного охлаждения двзнася на общие и локальные. С помощью общих систем охлаждения охлаждают всю РЭА илн Выюд Воздуха В ад дээдуха Выход Воздуха Вкэд ээдука Х 1 2 Рис. 6 6 Схема установка заптптныт п паправпшсщих акрэпсш в блоке РЗД Ющай )крап. Э вЂ” распродааатаал. йый капал Рис. 6-8. Схема подачи воздуха в блок через ниэкинй рас. пределительный патрубок 1 — кожух блока; Э вЂ” кассета с элемантамп: Э - нижняя станка блок с отаарстнямн дая прохода аоэдухал а — распредааательаый патрубок Рзс. 6-7. Стсмз установки вы. рзппнпающсй решетки 1 — кожух блоха", Э вЂ” аареопаро сапная амраааааа соска решатка Рис. 6-9.
Схема локального принудительного охлаждения э — платы: Э-экран: з — кожух1 а— вентилятоР; б охлаждаемый элемент; б аоэдушныа Фкльтр блок в целом. Локальные системы предназначены для -, пения от. дельных теплонагруженных элементов, Равномерное охлаждение элементов конструнции с одинаковым тепловыделением будет только в том случае, если они располагаются с одинаковым зазором. При одинаковом зазоре скорости обтекания вх воздушным потоком будут близкими. Чтобы исключить сна!нные малоэффективные каналы, необходимо узлы располагать в шахматном порядке или ставить между ними перегородки (рис.
6-6). Узлы (например, в форме параллелепипеда) располагают так, чтобы ах наименьшая грань была перпендикулярна воздушному потоку. Характер течения воздуха в системах прннудительной вентиляции определяется способом ого подвода. При конструировании элементов подвода и отвода воздуха, г также при размещении элементов на шасси необходимо избегать замкнутых объемов (аэродинамп !еских теней), в которых могут образовываться застойные зоны Подобные зовы мо.
гут появлпться прн подводе воздуха через одно отверстие малого сече. ння. (завпомерпое распределение поздуха достигается с помощью выравниваюпшх решеток в виде плоских перфорированных листов. Эти решетки выравнивают поле скоростей потока н дополнительно турбулируют воздушный поток, что создает лучшие умении охлаждения тт' .Ю р () г Рве, 6-10.
Схема приточно-локальной системы охлаждения РЭА ! — решетка, распределяющие воздух по элементам блоков! у — ряды бло.щв по ходу воздуха; 8 — местные воздухопроводы; 4 — перегородка, разде ш~ощпи смежные блоки: 8 — охлаждвемыс влемеить! с большим тевловыделенпем; 8— кожух стойки; 7 — открмлкн для регулировки рабочего сечения окна; 8 — отвер. стив общего воздухообмен» блоков; У вЂ” иатрубок дла локальной подачи воздуха; го -- воадухораеирсделителы г! отверстие длв лональиой подачи воздуха 305 20 — 690 (рис. 6-7).
На рис. 6-8 показана схема конструкции с подачей воздуха через нижний распределительный патрубок. Система лоиального охлаждения принудительным потоком воздуха требует выделения изолированного отсека в блоке (рис. 6-9) Эффективно охлаждение здесь может быть достигнуто за счет использования маломощного вентилятора. Приточно-локальная система возлушно>о охлаждения позволяе> наиболее целесообразно организовать воздушные потоки (рис. 6-10).
В этом примере локальное охлаждение нрактически любого элемента устройства достигается тем, что под каждым рялом блоков устанавливается решетка 1, имеющая два вида отверстий: для локального охлаждения — отверстия П, снабженные па>рубками 9, направляющими воздух под охлаждаемые элементы; для общего охлаждения — дополнительные отверстия 8, обеспечивающие общий теплообмеп в устройстве. Площадь отверстий й общего воздухообмена может регулироваться отгибом открылков 7. Локальное воздушное охлаждение использушся для блоков с мощными ламиамн и транзисторами. ГГриток охлаждающего воздуха может создаваться как специальным вентилятором, так и подачей воздуха из Общего воздуховода. Наибольшее применение локальные системы принудительного воздушного валах>пения нашли в бортовой РЭА и морской РЭА.
Эти системы иснользуются в возимой и стационарной РЭА с небольшим числом теплонагружеиных элементов. Общее принудительное воздушное охлаждение целесообразно для устройств, в которых ббльшая часть элементов конструкции имеет примерно одинаковую тепловую нагрузку. По способу подачи воздуха системы общей вентиляции делятся на приточные и вытяжные. В приточных воздух, нредварительно очи>ценный в фильтре, подается вентилятором в блок. При этом внутри блока создается избыточное давление, которое препятствует проникновению неочищенного воздуха внутрь блока.
Приточные вентиляционные системы позволяют создать хороший воздушный напор, но избежать аэродинамических теней и застойных зои не во всех случаях удается В вытяжных системах нагретый воздух засасывается вентилятором из блока и выбрасывается наружу. Здесь вентилятор работает в менее благоприятных условиях, так каи через него проходит нагретый воздух. Вытяжная вентиляционная система дает вснможность значительно улучшить равномерность обтекания воздухом всех элементов конструкции. Однако для создания необходимой производительности такой конструкции предусматривают более мо>цные (на 30 — 40 э>>) вент>шяторы для покрытия потерь от неплотностей кожуха.
Схема отвода теплового потока из блока показана на рис. 6-11, Здесь конструкция рассматривается в виде физической модели, в которой шасси с нагретыми элементами представлено нагретой зоной с нзотермической поверхностью Зз, и температурой Гь,.
Как видно из рис. 6-11, тепловая мощност>ч выделяемая в нагретой зоне, передается через ограниченный объем 2 и по элементам крепления д к кожуху 4, а от кожуха — в окружающую среду. На своем пути тепловой поток будет встречать суммарное тепловое сопротивление )Гх =)Г>+Д>+й>>, где согласно рис. 6-12 И> является тепловым сопротивлением участка от нагретой зоны до кожуха и состоит из двух параллельно включенных сопротивлений: тепловому потоку за счет ионвекции в ограниченном пространстве )Г > (характеризуется конвекшюиио-кондуктивным коэ>р>рнциентом й) и тепловому потоку за счет лучеиспускания Я,; теплоироводность кожуха; )Г> — сопротивление тепловому потоку прв гго распространсшп> от наружной поверхности кожуха в окружающую Кожух г сох ГЛ8.МЛ ОХ Рис. 6-1!.
Схема отвода теплового потока в конструкции РЭА г — «егретв» вона: У вЂ” полость блока, ва. полненнея гвзои~ йлн жилкостью; 8 — эле. менты крепления мисси н иохгуху: 4 — «о. лгух; 8-окружвющия среде Рис. 6-12. Схема тепловых со- противлений в блоке среду, Сопротивление )(э состоит нз двух параллельно включенных сопротивлений: потоку, обусловленному конвекцией, йз и обусловленному лучеиспусканием, Р~.
В втой схеме ие учтен тепловой поток по элементам крепления 3 (на рис. 6-11), составляющий в реальных конструкциях небольшую часть потока, передаваемого через тепловое сопротивление )гн Если возникнет необходимость учета и этой составляющей, то в эквивалентную схему параллельно сопротивлениям )г( и )() следует включить тепловое сопротивление элементов крепления. Основные формулы теплопередачи и их физический смысл приведены в табл. 6-1. Общий случай отвода тепла от блока РВА. Рассмотрим расчет теплового режима одиночного блока, в котором охлаждение происходит за счет нонвекции и лучеиспускания, а шасси дополнительно охлаждается протекающей по трубке жидкостью (рис.
6.13). Пли начала преда) ~се 2 Л ""Ст- Р1гс 6-13. Физическая модель одноблочной РЭА с горизонтальным (а) и вертикальным (б) расположенном нагретой зоны (заштрихована) à — верхняя (а) илн левая боковни (б) область; У вЂ” аблнсть межлу негретоа во иоа и кожухом; 8 — нижняя (а) или права» боковни (б) область Таблица б-/ Основные формулы теплопередачи Определяемая велмелне (6-2) й (/г — /е) б (6-3) В /7 )9 (6-8) Мощность теплоотдачи конвекцией Мощность теплоотдачн лучеиспусканием Мощность теплопередачи теплопроводностью через плоскую стенку толщиной б Тепловое сопротивле:ние плоской стенки толщиной б и площадью 5 То же, цилиндрической стенки длиной Е и тол...
щиной г: — г, Коэффициент теплоотдачн конвенцией по закону степени 1/8 То же, по закону степени 1/4 То же, по закону сте- пени 1/3 Конвектнвно-кондуктивный коэффициент теплопередачи в ограниченном пространстве по закону степени 1/4 Крнтернальное уравнение для ламвнарного течения среди при (Се< ! <4-10' То же, тля воздухе прп )(с<4. 19 4 308 Р„= он (/е — 1~) Б (6.1) 2 Рл = 5,67еп ~Рге~( — ) — ~ й ) 1 от 1 ге /7ц — — 1и— (6.5) 2пй/. (б-б) сс = 0,54(()пРг) ' — ~ — ! /У н4 )ле /(г Гс1~ е я ул тт (6-7) 0 135(бпрг)~ з ~ (Р / )Нз,у ПЧ б т — нотц й — /2~6,25 — 5,25~1+ — ) ) Х Х0,24л т/ пг у где 1=- )гланд 1, (6-9) ля о ез Рг о,го )чц = 0,66)(е Рг — /- 6-10 ~Ргм) ( ) )(и/ = 0,57 )/ Ре/ (6.11) ) положим, что кожух не имеет жалюзи и перфорации, т, е.
отсутствует стон тепла за счет протекающего воздуха. Нагретую зону представим как изотсрмическую поверхность. Это допущение позволяет считать, что все исто~ники тепловыделения в нагретой зоне распределены равномерно. Будем, кроме того, считать, что известна суммарная мощность источников Р, задана температура окружающей среды !ч и температура втекающей в блок жидности (р а также известны все геометрические размеры конструкцни РЭА. Составим систему уравнений теплового баланса.
Мощность Р, выделяемая источниками тепловыделения, частично передается жидкости ((г), а частично — кожуху и рассеивается в окружающую среду (Р')." Р= Я+ Р' ° (6-18) Тепловой поток от стенок трубок к жидкости ф = а (г — 0,5 ((1+ 1(Я, (6-19) где ( — температура вытекающей из блока жидкости; и,— тепловая 1 проноднмость участка между нагретой зоной н жидкостью.
Здесь предполагается, что температура стенок трубок равна средней температуре нагретой зоны и температура жвдкости по длине трубки меняется линейно, т. е. средняя температура жидкости (г=0,5((,+1 ). Тепловой поток от нагретой зоны к кожуху выразим через тепловую проводимость оп пз (Гз (н) (6-20) где (, — средняя температура нагретой зовы; ( — температура кожуха. Подставим эти выражения в (6-18): Р== *,г(11,— 0.Я;+ Г'1)/+п,,((з — (и) (6-21) Количество тепловой знергии ©, воспринимаемое в единицу времени жидкостью, идет на повьнненпе ее теплосодержания: О, )à — 0,5(11 — д1 --= ИК вЂ” 11).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
