Л1-Савельев, Овчинников - Конструирование ЭВМ и систем - 1984 год (999411), страница 27
Текст из файла (страница 27)
По (6.21) находим требуемую скорость движения воздуха в канале (м с): о — 1<ее, (2Ь,„„). (6.73) Расход потребного воздуха в одном канале (мз(с) <',<< = 1,5ор' 3600, (6.74) где Е -- живое сечение канала. На однорамную стойку суммарный требуемый расход воздуха (мз с) '~ «<е< (6,75) где Л'« — число каналов, т. е. промежутков между субблоками в стойке.
(6.72) 127 Прямее а.в. Определить необходимый расход воздуха в стойке с прн«уднтельной вентнлнцней, обеспечивающий допустимую температуру корпуса интегральной схемы. Платы ТЭЗ ориентированы вертнхально. Схематичное изображение стойки дано на рнс. 6.18. Излучением н кондуктнвной передачей тепловой энергии по элементам крепления н монтажа от корпуса ИС к плате ТЭЗ пренебрегаем. Температура ваздуха на выходе нз канала 0 ы«=298 К; допустимая температура корпуса ИС Оис — 848 К< тепловая энергия, выделяемая одной ИС.
Фис =- 100 МВт; число ИС нэ ТЭЗ <«и =.!00 шт; размеры корпуса ИС пеееямг. у, х (1,6,8) 18 6:< 6 2:: 4мм; размеры ТЭЗ й =- 180 им, йе .. 200мм; кочичество ТЭЗ в панели >У =- 20 шгл зазор между ТЭЗ Ьз = 15 мм; в направ- ЛЕНИИ ОСЕЙ Г, Р, Г ЧИСЛО РЯДОВ ПаНЕЛЕй Л>> —. 2. ЬЧ =- 1, /Е'з —. 2; ЗаЗОР МвжДУ Панелями Ьа =- 40 мм; количество рядов ТЭЗ в панели Кп =- 1; давление окружающей среды — нормальное. ом ИС Р е ш е н и е.
1. Определяем допустимый перегрев между корпусом и окружающим его воздухом: ЛО „—. Ого — Озмх--50К. 2. Подсчитываем теплоотдающую поверхность одного канала, которую будем считать равной площади поверхности корпусов ИС. Теплоощаюшая поверхность одного корпуса ИС 3 = 18,5 6,2 10 — а + 2 4 (18,5 -1- 6,2) !О а . 0.0232 10-в мв. ИС Тогда Зи = 2Ь/исхис = 2'100'О 0232'10 > == О 0464 "' 3. По (6.68) требуемое значение коэффициента св>в — -2>унсФнс> (ЛОиоп Зв) -=2.100 100 !О з'(50 0,0464)==8,6 Вт/(мв К). 4. Находим эффективную ширину капала по (6.31): Ьзф "Ь>е 2>Уис Рис>(5 йв) где )>!<с = 18,5 6,2 4 мм'. Тогда Ьвр — -15 10 з — 2 100 18,5 6,2 4 !О-а (!50 200) --12 10-ам; 5.
П б.. 6.3 для 0 == 298 К находим коэффициент теплопроводности Отап.. вее .69 воздуха Хв = 2,64 10-в Вт/(и К) и определяем по (6. ) Ыпт .=8 6 12 1О з/(2,64 !О в]-'=7 8. 2. 150. 10-з + 40 К 6. Подсчитываем высоту канала йи =- Л>е(.а т- Ьз = 2 150.
Х 10 —" = 0 34 м. 7. Так как 5а ( 40Ь «> (340 - 480), по (6.70) определяем )Чп 7 8 0 34о,ш 7 (1 165 О 48о.шт) Г> 31 8. Рассчитываем по (6.72) значение критерия Рейнольдса: Йе .= (6,31/О 019)л.'ь 1417 9. При темпеоагуре 0„= 298 К по табл. 6.3 находим коэффициент вязкости воздуха тв .= 15,53 !О-а мэ/с и рассчитываем по (6.73) требуемую скорость движения воздуха в канале." о — 1417.15,53 10-а/(2 12 10 — в) =- 0,916 м>с.
!О. Находим живое сечение канала: д= и. ис ис'ис— Ь вЂ” 2М' Ь Л 200 !5.!О-' — 2.18.6,2 4 1Π—" =.0,002!(мв, где />/йс — число ИС на ТЭЗ в одном горизонтальном ряду. 1!. Определяем по (6.74) требуемый расход воздуха в одном канале: Я .== 1,5 0,916 0,00211 3600 == 10,436 лгв/ч. 12. Рассчитываем число каналов /еи = Уг — 1 и су,ь ар р у . мма ный т еб емый расход воздуха по (6.75): Яв =-. 19 ! 0,436 .; 198 м'>/ч. Ответ. Требуемый суммарный расход воздуха в стойке .„ йке 1'„> = !98 мз/ч. 12а й Б.а. пОВеРОчный РАсчет ТЕМПЕРАТУРЫ КОРПУСА ИНТЕГРАЛЬНОЙ СХЕМЫ ПРИ ЖИДКОСТНОМ ОХЛАЖДЕНИИ МНОГОБЛОЧНОЙ СТОЙКИ В конструкциях ЭВМ, реализованных с использованием средних и больших интегральных схем при большом коэффициенте заполнения объема, не удается обеспечить нормальную температуру комплектующих элементов даже принудительным воздушным охлаждением.
Вследствие этого в последнее время все чаще стали разрабатываться конструкции ЭВМ с жидкостным охлаждением. Один из вариантов такой конструкции показан на рис. б.)9. Рис. 6.20. фрагмент панели с тепло- вым разъемом Рис. 6.19. Конструкция стойки с жидкостным охлаждением 5 л. я. савельев, В. А. Овчвааваов 129 К каркасу стойки крепятся металлические плиты (обычно алюминиевые), в них проходят змеевики, образующие контур жидкостного охлаждения. Хладагентом является дистиллированная вода. Над змеевиками сделаны пазы, которые служат направляющими для типовых элементов замены каркасной конструкции с теплоотводящими шинами. Сочленение каркаса ТЭЗ с «холодной» плитой образует «тепловой разъем» Тепловая энергия, выделяемая интегральными схемами, передается к <холодной» плите кондукцией через «тепловой разъем», поэтому он должен иметь небольшое тепловое сопротивление. «Тепловой разъем» выполняют в виде пластинчатого теплового соединителя (рис.
6.20), теплостоком которого является каркас субблока, а тепло- приемником — «холодная» плита. Зазор между пластинами заполняется теплопроводящей смазкой с большим коэффициентом теплопроводности. Рассмотрим задачу поверочного расчета температуры основания ИС при заданных: объемном расходе жидкости 6п, температуре на входе в «холодную» плиту 0„, тепловой энергии, выделяемой ИС и е — ! 0„,=8,„+ — '~ Ф! (С,ра,). 2 г=! (6.76) »вЂ ! Здесь ЕФ! — тепловая энергия, выделяемая предыдущими ТЭЗ. /=! На оси канала й-го субблока температура воды (6.77) О,.„=- О„,„+ 0,5Ф„(2Ср рбу), где Ԅ— тепловая энергия, выделяемая /г-м ТЭЗ. По (6.43) скорость течения воды в канале (м/с) о = 6у/г", где г" = лхг"'/4 — площадь поперечного сечения трубы.
По (6.21) значение критерия Рейнольдса Йе =- вг(/уж. субблоками, и геометрических размерах конструкции. Будем предполагать, что отводом теплоты в окружающую среду конвекцией с воздухом и излучением можно пренебречь, т. е. тепловая энергия, выделяемая ИС, полностью передается кондукцией «холодной» плите и от нее вынужденной конвекцией протекающей в трубе жидкости. Температура воды по длине трубы постоянна. Температура верхней и нижней частей каркаса субблока (теплостоков) одинакова.
Методика определения теплового сопротивления от ИС к корпусу блока была рассмотрена в р 6.4, поэтому здесь сделаем некоторые упрощения: будем пренебрегать тепловыми сопротивлениями зазора между основанием ИС и теплоотводящей шиной и контакта теплоотводящей шины Яшм Рш!, с каркасом субблока. В соответствии с конструктивной реализацией ТЭЗ и блока и с учетом сделанных допущений передача тепловой энергии от ИС к жидкостному хладоносителю будет происходить через верхнюю и нижнюю части тепловой шины и далее через верхний и нижний «тепловые разъемы». Поскольку конструкция симметрична, тепловая схема будет иметь вид, показанный на рис.
6.21, где Я,р — тепловое с«сопротивление стенки труба — основанйе теплопри- емника; !«', — тепловое сопротивление зазора пласоединения тепло- стинчатого теплового соединителя (ПТС); ߄— вмх сопротивле- тепловое сопротивление стенки каркаса субблока; ний ири передаче )7~, и )7 !„— тепловые сопротивления верхней тепловой энергии и нижней частей теплоотводящей !пины. трубы Приведем методику определения температуры основания !сй интегральной схемы /г-го субблока, исходя из известной температуры воды на входе в плиту блока.
На основании (6.44) температура воды на входе в канал й-го суббло- ка По (6.40) или (6.41) в зависимости от значения критерия Рейнольдса подсчитываем критерий Нуссельта, из (6,18) — коэффициент тепло- обмена конвекцией в трубе (Вт/(м'.
К)1: а =- 14цлж/с(. Площадь поверхности трубы (одного колена змеевика) (м') 5 =- лИ. На основании (6.12) температура (К) стенки /г-го канала ТЭЗ О, „= О, „!- 0,5Ф„/(а5). (6.78) Температура каркаса субблока (К) 0„= Ос „+ 0,5Ф«)7в, где йл = 0,5 (Я,р -г )7, + й„); Я,р — — (/!!+0,5«1))(Л»Ы) Я, = 8,/(Л» х Х гптс); Рптс = 2т/г,/; /7„= /!,!(Л»Ы); Л„Л, и Л, — коэффициен- ты теплопроводности материала плиты, теплопроводящей смазки зазора пластинчатого теплового соединителя и каркаса субблока; т— число пластин теплового разъема (ПТС). Тепловые сопротивления (К/Вт) теплопроводящей шины от !-й интегральной схемы к верхней и нижней частям каркаса субблока соответственно будут: Я ы=х;/(Л 5 ); йь,!„=(7.— х!)/(Л 5 ), где ˄— коэффициент теплопроводности шины; 5 = Ь б — пло- щадь ее поперечного сечения.
Так как эти тепловые сопротивления (К/Вт) включены параллель- но, то )с ш=-/с гв 1! )с !„=х!(/.— х!)/(Л 5 /). Собственный перегрев г-й интегральной схемы (К) относительно температуры каркаса субблока гт8!с = Ф! Йш!е = Ф! »8 (й х!)!(Лш 5ш В). Используя принцип суперпозиции температурных полей (см. ч 6.3), находим наведенный перегрев г-й интегральной схемы (К) от л интегральных схем, расположенных на одной шине с !-й: ! ЬО!,— — ~ Фхх/(й — х/). Л~8шЕ Температура (К) основания г-й ИС О;=О„+ ! е+! Ф! х! (Т вЂ” х/).
Лш ош «. !=! ОСОЕЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ЭВМ з ТЛ. УСЛОВИЯ РАБОТЫ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ЭВМ Рассмотрим вопросы, решаемые конструктором при создании различного вида нестационарных вычислительных машин, которые устанавливаются на подвижных объектах. Внешние условия функционирования аппаратуры ЭВМ характеризуются следующими видами воздействий: климатические (температура, давление, влажность); механические (вибрации, ударные нагрузки, линейные ускорения и др.); различного рода излучения (радиация). Для бортовых вычислительных машин наиболее опасными являются механические воздействия, из-за которых возникает до 50",' отказов. Для обоснования конструкции ЭВМ прежде всего необходимо анализировать статистические данные о свойствах механических воздействий.
Результаты анализа служат основой для проведения испытаний комплектующих изделий и типовых конструктивных элементов при случайных воздействиях. При анализе определяются формы и виды механических воздействий. Последние должны в максимальной степени соответствовать реальным условиям работы, а форма представления механических воздействий — наиболее просто реализовываться и описываться математическим аппаратом, позволяющим теоретически оценить те или иные конструктивные решения с точки зрения их надежности. Анализ конструкции узлов и блоков ЭВМ должен базироваться на принятой расчетной модели конструкции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
