|
| |
|
Слаботочка Книги в носителях шкафы FSA редко стоят поодиночке. Чаще всего их собирают в ряды, содержащие от трех до десяти шкафов (рис. 9.2). Поскольку конструкции шкафов предусматривают наличие воздуховодов в нижней и верхней частях, то при сборке шкафов в ряд эти воздуховоды образуют верхний и нижний коллекторы. В нижний коллектор подается охлаждающий воздух (при приточной системе о.хлаждения), который параллельно распределяется по каждому из шкафов в количествах, определенных тепловым расчетом, отбирает тепло от элементов аппаратуры, собирается в верхнем коллекторе и удаляется (рнс. 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 воздуховодом. Процесс параллельного распределения воздуха чрезвычайно трудоемок и определяется в-основно.м опытом разработчика. Прежде чем добиться необходимого результата, приходится по нескольку раз включать систему охлаждения, менять сечения для входа воздуха в шкаф и т. д. Этих недостатков липлена система последовательной подачи воздуха в шкафы (рис. 9.2,6). Суть ее заключается в том, что о.хлаждающий воздух последовательно проходит через охлаждаемые шкафы. При этом нет необходимости регулировать распределение воздуха по шкафам, что значительно облегчает эксплуатацию изделия. С другой стороны, в каждый последующий шкаф поступает воздух, уже предварительно нагретый, так что в п-й шкаф воздух может поступать с температурой, превышающей допустимую для 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 является жидкостное охлаждение. Жидкостное охлаждение обладает по сравнению с воздушным следующими преимуществами: способностью Отвести от аппаратуры значительно больше мощности; снизить объемы и массы устройств охлаждения и самих источников тепла; уменьшить уровень акустических шумов, создаваемых системой ох .аждгния; обеспечить более равномерное распределение температуры в пределах одного аппарата; создать большие запасы по охлаждению при пиковых нагрузках и переходных процессах и др. Естественная жидкостная система охлаждения в принципе H.\ie-ет только две модификации: когда аппарат погружается в жидкость и когда жидкость заливается в герметичный аппарат. В первом случае резко снижается наружное тепловое сопротивление между корпусом аппарата и окружающей средой, во втором - внутреннее тепловое сопротивление. В обоих случаях общее тепловое сопротивление между тепловыделяющими элементами и окрулса-ющей 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 требования к герметичности узлов, соединителей и других элементов. Система с внутренней заливкой аппарата во многом лишена этих недостатков, но одновременно добавляется дополнительное требование - отсутствие какого-либо влияния охлаждающей жидкости на ЭРЭ, печатные платы, элементы коммутации и пр. Это требует обширных и многолетних исследований, которые ведутся чрезвычайно вяло. Так что можно сказать, что естественное жидкостное охлаждение практического значения не имеет. А вот принудительное жидкостное охлаждение применяется очень широко, и в первую очередь для обеспечения нормального теплового режима мощных генераторных ламп. Концентрация мощности в таких лампах настолько велика, что воздушное охлаждение или не может вообще обеспечить работоспособность лампы, или требует установки теплостоков в виде радиаторов значительных размеров. Конструктивное исполнение таких систем различно, но схема их работы примерно одинакова (рис. 9.3). Тепловыделяющая часть прибора заключена в рубашку, в которую насосом под давлением подается охлаждающая жидкость. Для того чтобы обеспечить полный и равномер-яый контакт жидкости с тепловыделяющей поверхностью, внутри рубашки делается спиралевидная навивка. Нагретая в приборе жидкость поступает в охлаждающее устройство в виде жндкостно-воздушного теплообменника, охлаждается в нем и поступает обратно в насос. Для снижения размеров теплообменника он обдувается принудительным потоком воздуха от установленного рядом вентилятора. Охлаждающая жидкость применяется и для охлаждения аппаратуры, раз-.мещаемой в унифицированных БНК третьего уровня. На рис. 9.4 показана одна из таких конструкций, в которой большая часть рассеиваемой мощности отводится жидкостью. Следует отметить, что такой способ охлаждения эффективен только в том случае, если обеспечивается хороший тепловой контакт между источниками тепла и жидкостью. В противном случае тепловое сопротивление теплового контакта будет значительно больше тепловых сопротивлений остальных участков цепочки передачи тепла «тепловыделяющий элемент - теплоотво-  Рис. 9.3. Схема принудительного жидкостного охлаждения мощных генераторных ламп: / - вентилятор; 2 - жидкостно-воздуш-ный теплообменник; 3 - генераторная лампа; - - электронасос Рчс. 9.4. Конструкция шкафа с принудительным жидкостным охлаждением: / - блоки; 2 - кондуктивные теплосто-ки; 3 - корпус шкафа  дящая жидкость» и преимущества применения жидкостного охлаждения будут сведены на нет. В связи с тем что создание теплового разъема с низким тепловым сопротивлением является задачей весьма сложной, принудительное жидкостное охлаждение чаще применяется в сочетании с принудительным воздушным. В такой системе охлаждение элементов производится потоком воздуха, который на своем пути охлаждается в жидкостно-воздушных теплообменниках. Примеры конструкций шкафов с применением воздушно-жидкостного охлаждения приведены на рис. 9.5 и 8.1. На рис. 9.5 представлен типовой шкаф процессора вычислительного комплекса [36]. Шкаф состоит из стоек с ячейками и стойки теплообменников, в которой установлены жидкостно-воздушные теплообменники, соединенные последовательно и снабженные входными и выходными трубопроводами. На каждом из теплообменников установлены осевые вентиляторы, подающие воздух в верхний распределительный воздуховод шкафа. Из верхнего распределительного воздуховода охлаждающий воздух через раздаточные отверстия поступает в стойки с ячейками и, охладив их, направляется с помощью вентиляторов обратно к теплообменникам. Таким образом, воздух работает по замкнутому циклу с промежуточным охлаждением. На рис. 8.1 показан шкаф со встроенной системой жидкостно-воздушного охлаждения. Отличне его от описанного выше в том, что жидкостно-воздушные плоские теплообменники установлены между рядами ячеек на местах межэтазк-ных рам. В верхнем и (или) нижнем этаже шкафа устанавливаются блоки  15 14 1Z 11 9 10 Рис. 9.5. Типовой шкаф процессора: теплоо6менников°/з-поворотная рама; /5 - ряды ячеек 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 [62] 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 |