Овсищер П.И., Голованов Ю.В. Несущие конструкции радиоэлектронной аппаратуры. Под ред. П.И.Овсищера (1988) (1092054), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Наибольший эффект дает воздух с параметрами, указанными в предыдущем случае. В тех случаях, когда герметичность конструкции ие является обязательным условием, целесообразно осуществлять перфорирование аппарата, Оптимаяьный коэффициент перфорации 0,2 — 0,25. При этом снижение перегрева элементов относительно окружающей аппарат среды достигает 20 — 30з)з по сравнению с герметичной конструкцией, Перфорации могут быть различных видов — отверстия, экалюзя, сетки, грибки и т. и. Размеры перфорациопных отверстий выбирают по (33]. Перфорации целесообразно располагать на горизонтальных поверхностях, отстоящих друг от друга на максимальном расстоянии, в идеале на крышке и дне аппарзта. При этом для обеспечения возможности свободного подхода к аппаратуре охлаждающего воздуха дно аппарата должно быть приподнято над базовой поверхностью на 20 — 30 мм.
В тех случаях, когда невозможно перфорировать дно или крышку аппарата, допускается перфорировать боковые стенки, но цри этом перфорации следует рас- полагать на расстоянии от диа нли крышки не более чем на 1/4 высоты аппарата. Анализ современной 1>ЭА показал, что более 90з)> ее охлаждается системами пр и пуд н тельного воздушного охлаждения, Это объясняется многими причинами, важнейшими из которых нвляются ояедуюпше: возрастающая с каждым новым поколением РЭА удельная тепловая нагрузка аппаратуры с сохранением примерно на том же уровне теплоустойчивостя элечеитной базы; наличие 'доступного и дешевого теплоносителя; относительная простота конструкции нагнетателя (вентилятора) н аоздуховодов.
Вмес>е с тем системы прнпудитъльного воэчушного охлаждения имеют и ряд существенных недостатков, таких как наличие акустических шумов и вибрации, увеличение объема и массы, снижение надежности изделия и, конечно, увеличение затрат мощности на охлаждение. Довольно часто встречаются случаи, когда элементы систем охлаждения, в первую очередь вентиляторы, разрабатываются недостаточно квалифицированнь>ми специалистами.
Это еще более усугубляет объективные недостатки, указанные выше Кроме того, зачастую устанавливается вентилятор с заведомо завышенной на всякий случай проиаводительностью. Если принять во внимание, что КПД «самодеятельных» вентиляторов обычно ниже, чем унифицированных, и что расход энергии на питание вентилятора находятся в квадратичной зависимости от производительности вентилнтора, то в некоторых случаях мощность, затрачиваемая на охлаксдение аппаратуры, приближается к мощности, выделяемой самой аппаратурой.
До некоторого времени разработчики аппаратуры, в частности шкафов, мала обращали внимание на герметизацию конструкции. Это приводило к тому, что через неплотности технологические (отверстия для ввода внешних электрических соединений и т. п.) и сборочные ~(неплотное прилегание обшивки и каркасу, зазоры между элементами конструкции и т, п.) происходили утечки охлаждающего воздуха в окружающую среду.
Утечки достигали 40ев от общего подаваемого количества. Б связи с этим для обеспечения нормального теплового режима приходилось подавать в шкаф воздуха на 407> болыпе, а это, в свою очередь, приводило к увеличению мощности электродвигателя вентилятора почти в 2 раза. Принятые в настоящее время энергичные меры по доработке конструкции позволили сократить утечки воздуха до 10г)ч и менее [34). Еще одним источником непроизводительного расхода охлаждающего воздуха являются перетоки, т. е.
движение воздуха внутри шкафа не через сечение шкафа, занятое источняками тепловыделений, а через сечения, занятые электромонтажом, элементами крепленая и т. п Значения этих перетоков довольно значительны. Так, например, в шкафу, состоящем нз восьми этажей (блоков), переточкн в этажах с третьего по седьмой достигают 259, и только в восьмом этаже сии отсутствуют, так как здесь появилась возможность перекрыть их с помощью пластин [34).
Следует отметить, что потери напора внутри шкафов незначительны по сравнению с аналогичными параметрами на входе воздуха или на выходе его нз шкафа. Так, например, потери напора в шкафу, состоящем из восьми этажей (блоков), при расходе возлуха 0,1 — 0,125 мз/с сосгавлнют для аппаратуры на ИС всего 5 — 15 Па [34). На практике применяют три системы принудительного воздушного охлаждении> приточную, вытягхную и приточно-вытяжную (рис 9.1). Приточная сис- бу б> бу Рис.
9.1. Системы принудительного воздушного охлаждения электронных модулей: а — прятоепвя; б вы>яжяля, е пря>очно вы>яльяяя Рнс, 9.2. Схемы распреде. лелия воздушного потока по >пкафам а — переллельпея; б — поелеяо- вятельпея тема характеризуется тем, что воздух под давлением, создаваемым вентиля~ором, поступает в аппарат, отбирает тепло от элементов и выбрасывается в окружающую среду или поступает в вытяжной воздуховод (коллектор), В вытяжной системе вентилятор усганавливается на выходе воздуха из шкафа.
Прн этом он высасывает воздух из шкафа. В приточно-вытяжной системе вентиляторы устанавливают и на входе н на выходе воздуха Каждая из систем обладает своими достоинствами и недостатками. Достоинством прнточной системы является тот факт, что воздух в шкаф подается с повышенным давлением, что благоприятствует теплоотдаче внутри шкафа. Вместе с тем поступающий в шкаф воздух имеет более высокую температуру, так как он нагревается за счет части мощности, потребляемой электродвигателем вентилятора, В вытяжной системе мощность вентилятора не оказывает влияние на тсмпсратуру всасываемого в шкаф воздуха, однако этот воздух имеет даю>ение нескслы<о ниже нормального и поэтому менее эффективен как теплоноснтель, Кроме того, в такой системе электродвюа>ель вевтилятора находится в потоке горячего воздуха, выходящего нз шкафа, и здесь следует обращать внимание на то, чтобы температура электродвигателя нс превышала допустимую. Обе, я пряточаая, н вытяжная системы, имеют общий недостаток: онн не препятству>от утечкам воздуха.
В то иге время применение яриточпо-вытяжной системы даже без изменения конструкции шкафа позволяет в несколько раз снизить уте ппк Поэтому, несмотря на кажущуюся сложность приточно-вытяжной системы, применение ее экономически целесообразно. На практике в системах принудительного воздушного охла>кдеаия воздух, как правило. движется ш>нзу вверх Это обстоятельство вызвано толыго удзб ством расположения и эксплуатации элементов системы (вентиляторов, воздуховодов, регулирующих устройств, датчиков кон~роля и т, п.) Движение воздуха сверху вниз не менее эффективно и гоьтому может без ограничений применяться в необходимых случаях.
В носителях шкафы РЗА редко стоят поодиночке. Чаще всего их собирают в ряды, содср>кашне ат трех до десяти шкафов (рнс, 9.2). Поскольку конструкции шкафов предусматривают наличие воздуховодов в нижней и верхней частях, то прн сборке шкафов в ряд эти воздуховоды образуют верхний и ни>кний коллекторы В нижний коллектор подается охлаждающий воздух (при приточной системе охлаждения), который параллельно распределяется по каждому из шкафов в количествах, определенных тепловым расчетом, отбирает тепло от элементов аппаратуры, собираетсн в верхнем коллекторе и удаляется (рис, 9.2,а). Распределение воздуха по объектам охлаждения осуществляется с помощью регулирующих элементов (заслонок, листов с отверстиями, сеток и т. п ), размещенных между основанием шкафа и нижним воздуховодам.
Процесс параллельного распределения воздуха чрезвычайно трудоемок н определяется э основном опытом разработчика, Пре кде чем дабвться необходимого результата, приходится по нескольку раз включать систему охлаждения, менять сечения для входа воздуха в шкаф н т. д. Этих недостатков лишена система последовательной подачи воздуха в шкафы (рис. 9.2,б). Суть ее заключается в том, что охлаждающий воздух последовательно проходит через охлаждаемые шкафы. При этом нет необходимости регулировать распределение воздуха по шкафам, что значительно облегчает эксплуатацию иэделия С другой стороны, в каждый последующий шкаф поступает воздух, уже предвари ельно нагретый, так что в и-й шкаф воздух может поступать с температурой, превышающей допустимую длн элементов.
Целесообразность параллельной или последовательной подачи воздуха в шкаф зависит от количества шкафов в ряду, конструкции шкафа, количества необходимого воздуха и др. В последние годы в связи с ростом теплонагруженности аппаратуры все чаще возникают случаи, когда воздушное охлаждение, даже принудительное, не в состоянии обеспечить необходимый тепловой режим, В этом плане более эффективным явлиется жидкостное охлаждение. Жидкостное охлаждение обладает по сравнению с воздушным следующими преимуществами: способностью отвести от аппаратуры значительно больше мощности; снизить объемы и мас.
сы устройств охлаждения и самих источников тепла; уменьшить уровень акустических шумов, создаваемых системой ол .зх.дснпя; абеспсчнть более равномерное распределение температуры в пределах одного аппарата; создать большие запасы по охла>кденюо при пиковых нагрузках н переходных процессах н др. Естественная жидкостная система охлаждения в принципе имеет только две модификации: >согда аппарат погружается в хгндкость и когда жидкость заливается в герметичный аппарат В первом случае резко снижается нарунсное тепловое сопротивление между корпусом аппарата и окружающей средой, во втором — внутреннее тепловое сопротивление.
В обоих случаях общее тепловое сопротнвлсине между тспловыдсляющимн элементами и окруагаюшяй средой уменьшается почти вдвое. И тот и другой варианты обладают одним существенным недостатком— значительным увеличением массы изделия. Кроме того, в случае наружного охлаждения аппарата создаются трудности с доступом к нему, к подводу электРических кабелей, возрастают требовании к герметичности узлов, соединителей н других элементов Система с внутренней заливкой аппарата во многом лнше. на этих недостатков, яо одновременна добавляетсн дополнительное требование— отсутствне какого-либо влияния охлаждающей жидкости на ЭРЭ, печатные платы, элементы коммутации и пр.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
