Овсищер П.И., Голованов Ю.В. Несущие конструкции радиоэлектронной аппаратуры. Под ред. П.И.Овсищера (1988) (1092054), страница 36
Текст из файла (страница 36)
п. Одним из примеров косвенного охлаждения служит обдув воздухом наружных поверхностей герметичного блока. Очевид- но, что эффект от применения прямого охлаждения значительно превосходит эф- фект от косвенного. По количеству объектов охлаждения системы охлаждения делятся на сис- темы общего и локального охлаждения. В случаях общего охлаждении при пра- вильном распределении теплоносителя охлаждаются все тепловыделяющие эле- менты. Это может происходить как при прямом, так и косвенном охлаждении, В тех же случаях, когда среди всех тепловыделяющих элементов можно выде- лить только один или несколько, требующих специального дополнительного ох- лаждения, неэкономично применять системы общего охлаждения, а следует Та б л ни а 91.
Эффективность способов передачи тепла е, гсъ ие кгнт Сапере ггередачгг тепла 500 — бО 100 — 10 5 — 2 ! — 0,3 0,1 — 0.02 Естественная воздушная коннехцня с излучением Принудительная воздупшая конвеьцня Естественная конвенция в жидкости Принудительная конвенция в жнлкостн Кипение (испарение) жидкости подавать теплоноситель только к этим элементам, т. е, создавать систему ло. кального охлаждения, что ведет к уменьшению объема, массы и энергопотребления средства охлаждения. По конструктивному исполнению системы охлаждения разделяются на разомкнутые и замкнутые В разомкнутых системах теплоноситель, отняв тепло от его источников, выбрасывается в окрухгающу>о среду и в дальнейшем больше не используется. В замкнутых системах теплоноснтель циркулирует по замкнутому циклу.
Эти системы сяожнее разомкнутых, так как требуют введения в них дополнительных устройств, обеспечивающих отбор тепла от теп.тоносителя, прошедшего через аппарат, перед тем нан снова подавать его к объектам охлаждения. Системы жидкостного охлаждения в основном замкнутые, системы воздушного охлаждения могут быть и разомкнутыми, но, учитывая возможное заражение окружающей среды, отрицательно влияющее на работоспособность аппаратуры и обслуживающего ее персонала, системы воздушного охлаждения чаще всего делаются тоже замкнутого типа.
Как отмечалось, на тешювое сопротивление влияют род охлажлаюшей жидкости и интенсивность ее движения. Значения удельных тепловых сопротивлений г, (т. е. сопрожгвлений, отнесенных к единице теплоотдающей поверхности) для различных способов нерсдачи тепла конвенцией !32] приведены в табл. 9.!. Лбсолютпое большинство систем охлаждения, применяемых в РЭЛ, аснонаны на этих пяти способах теплоотдачи. Системы ес те с твен н ого воздушного охлаждения наде>хны и экономичны, так как не требуют специального оборудования, создающего принудительное движение воздуха.
Однако, хан следует из табл, 9.1, их эффективность чрезвычайно низка н поэтому онн нрнмевяются только при невысоких удельных гспловых нагрузках На аппарат. Следует отметит>ь что во многих работах, посвященных тепловым режимам РЭЛ, приводятся конкретные цифры удельных тепловых нагрузок, т. е. отногпенин рассеиваемой в аппаратуре яопгвостп к объсяу (ватт па хубнческпй мсср) алп теплоотлгпощей новсрююсти (взтт на кг>аггрггтнггй метр) аппарата, яхобьг дающие во>нежность выбрать способ охла>лдспия, Этп неверие.
Помимо удел ггггт тепловых нагрузок такое алим>не на выбор способа охлаждения оказывает допустимый перегрев элементов, т. е. разность температур элемента и окружа. ющей аппарат среды. Посггольку и заданная температура окружающей среды и допустимые температуры элементов могут иметь значения в широком диапазоне, невозмо>кко заранее задать даже приблизительно допусгямый перегрев и, следовате>пно, дать рекомендации цо способу охлавгдеиия.
Следствием неточ ного критерия выбора способа охлаждения является вопрос «Какую мощность может рассенть аппарат?». Любой аппарат рассеивает всю выделяемую в нем мощность. Весь вопрос в том, какая при этом в нем будет температура, Аналогичные рассуждения относятся и к отдельнь>м ЭРЭ, в частности к ИС, Но в этом случае добавляются еще два фактора — способ установки микросхем в ячейке и размер теплоотдающей поверхности корпуса ИС. В результате исследований было определено, что коэффициент теплоотдачи (т.
е эффективность отдачи тепла) корпуса зависит от теплоотдаюшей поверхности, причем чем меньше поверхность, тем больше коэффициент. Естественная коивекция является основным средством охлаждения герметичных аппара>ов. Герметизация узлов может вызываться следующими обстоятельствами: бескорпусной элементной базой аппаратуры; наличием элементов, не предназначенных для работы при низких барометрических давленвях; защитой от возможных электрических пробоев пря низких барометрических давлениях; необходимостью предохранения элементов от попадания пыли, влаги, кислот, зараженных частиц и т.
и. Обеспечение нормального те>шового режима герметичных конструкций является задачей очень сложной. Ведь приведенные в табл, 9.1 значения тепловых сопротивлений в гсрмс>ичиых конструкциях удваиваются, поскольку естественная копвекция присутствует в них дважды> внутри блока от элементов к корпусу и снаружи от корпуса в окружающую среду. Если наружное теплово сопротивлеике можно уменьшить увеличением тецлоотдающей поверхности оребрением или введением обдува наружных поверхностей корпуса, то возможности снижения вкутрсинего теплового сопротивления ограничены. В первую очередь, для этой цели служат замена воздуха внутри блока другим газом с лучшимв ~еплофизическими свойствами, например азотом, гелием, воздушно-гелиевой смесью Наибольший эффект в этом плане дает применение в качестве заполнителя объема шестифтористой серы (элегаза).
Внутреннее тепловое сопр<>тнвление при этом уменыпается в 1,5 — 2 раза. Поскольку эффективность теплоотдачя >соцвекцией зависит от давления газа, то целесообразно создавать внутри герметичного объема избыточное давление. Далее. При естественной возку>иной конвекции болыпое значение имеет тепловое излучение. Прнмеряо половина рассеиваемой мощности отводится излучением. Поэтому необходимо, чтобы все теплоотдающие и тепловоспринимшашие повсрхиостк, в первую очередь корпуса аппарата, имели высокую степень черноты. И, наконец, внутреннее тепловое сопротивление можно значительно снизить введением внутреннего перемешиваиия >а>а с помощь>о встроенного вентилятора.
Несмотря на то что нрн таком способе охлаждения к мощности, рассеиваемой в аппарате, добавляется мо>цность электродвигателя вентилятора, температура внутри аппарата снижается за счет интенсивности принудительного воздушного охлаждения, Кроме того, при этом значительно выравниваются температуры элементов впугрн аш>ар>та, что для некоторых классов аппара>уры является важным параметром. Существуют конструкции герметичных блоков с использованнем сквозного принудительного воздушного охлаждекня, некоторые примеры которых приведены ниже. Герметичный блок книжной конструкции с вертикальной осью раскрытия ячеек (см. рис, 4.11) состоит нз набора ячеек.
Ячейка (см. рис, 4.6) состоит иэ печатной платьь с двух сторон которой на металлических основаниях приклеены бескорпусные МСВ К металлическим основаниям с помощью сварки присо- едянен воздухояод прямоугольной формы, через который протекает охлазьдазощий воздух. Такая конструкция обеспечивает малые значения теплового со. противления между микросхемами н воздухом. При сборке ячеек вместе воздуховоды каждой нз них образуют общий канал, через уплотнительные прокладки соединенный с передней панелью, в которой имеются отверстия для входа и выхода охлаждающего воздуха. Особенно эффективна такая конструкция для случаев установки ее на некоторых типах самолетов, где для охлаждения РЭА используется воздух в небольших количествах, но с низкой температурой, Такая конструкция позволяет применять и принудительное жидкостное охлаждение. На рис.
430 приведен герметичный блок разъемной конструкции, ячейки которого представляют собой печатную плату, на которой с двух сторон на металлических основаниях приклеены бескорпусные МСБ, Достижение хорошего теплового контакта между ячейкой и направляющей, по которой она движется, а слодовательно, и с корпусом блона, без применения специальных устройств практически невозможно Поэтому в конструкцию введены дополнительные элементы в виде пластин, расположенных между ячейками параллельно печатным платам и вклеенных в пазы каркаса дна и крышки блока.
Тепловой поток от микросхем конвекцией и особенно излучением (пластины окрашены краской с высокой степенью черноты) передается на пластины, а от них коидукцией на корпус блока. Верхняя крышка имеет развитую теплоотдающую поверхность за счет оребреняя. Кроме того, в этой конструкции непосредственный контакт ячейки с корцусом осуществляется через расширенную переднюю панель ячейки на оребренную боковую съемную стенку блока. Для снижения теплового сопротивления этого контакта иа внутреннюю поверхность стенки наклеена гофрированная алюминиевая фольга. Все эти мероприятия дали снижение перегрева МСБ примерно на 65Ть, илн при заданном перегреве микросборок позволили увеличить рассеиваемую в блоке мощность гримерно в Пу раза (ОСТ 4ГО.010.0009 — 84), В конструкция предусмотрено дальнейшее улучшение тепловых характеристик блока эа счет применения принудительного воздушного охлаждения. С этой целью оребренная крьшка блока закрывается пластиной, в результате получается ряд наналов, через которые пропускается охлаждающий воздух.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
