|
| |
|
Слаботочка Книги 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 ловую трубу передается на радиатор, откуда отводится естественным или принудительным потоком воздуха. Так как теплоотдающая поверхность радиатора значительно больше, чем теплоотдающая поверхность МСБ даже при наличии оребрения ее крышки, то и тепловой поток, отводимый от радиатора, значительно больше. Это дает возможность обеспечить нормальный тепловой режим МСБ при значениях рассеиваемой мощности, в несколько раз превышающих обычные для нее. Более подробное описание ТТ и способов их применения можно найти в специальной литературе [39]. Все описанные выше системы охлаждения могут обеспечить температуру Элементов только выше температуры окружающей среды. Вместе с тем в РЭА встречаются элементы, для нормального функционирования которых требуется более низкая температура. И в этих случаях применяются специальные устройства охлаждения. Для охлаждения или термостатирования нетепловыделяющих элементов целесообразно применять термоэлектрическое охлаждение, основанное иа эффекте Пельтье. Возможно использование также сжиженных газов, имеющих температуру порядка 70-100 К, но их широкое применение сдерживается необходимостью постоянно иметь баллоны с жидким газом. Представляет интерес устройство, осиованиое на эффекте Райка, так называемая вихревая труба (рис. 9.24). Принцип действия вихревой трубы заключается в следующем: сжатый воздух подается к соплу, тангенциально направленному по отношению к вихревой камере, состоящей из трубы, ограниченной с одной вто-роны диафрагмой с центральным отверстием, а с противопспожной - диафрагмой с щелями по периферии. Искусственно завихренный воздух разделяется на два потока: горячий и холодный. Холодный воздух выходит через центральное отверстие, а горячий - с противоположной стороны. Несмотря на то что охлаждается всего около 20% от общего количества поступающего воздуха, применение вихревой трубы в некоторых случаях бывает целесообразным как для охлаждения отдельных узлов аппаратуры, так и всего помещения. Введение в конструкцию вихревой трубы дополнительных устройств (охлаждения сжатого воздуха на входе в трубу, промежуточных воздуховоздушных теплообменников и др.) дает возможность получить холодный воздух с температурой около 230-240 К. В некоторых классах аппаратуры применение систем охлаждения, предназначенных для длительной непрерывной работы, нецелесообразно. Аппаратура может работать или короткое время при постоянном тепловыделении или длительное время, но при этом мощность выделяется кратковременно - периодически. В этих случаях целесообразно применять теплоаккумуляторы. Про-  Рис. 9.24. Схема вихревой трубы: / - вентиль; 2 - цилиндрическая труба; 3 - диафрагма; 4 - отверстие в диафрагме; 5-входное етверстие стейшим теплоаккумулятором является массивный кусок металла, на который устанавливается тепловыделяющее устройство. Масса теплоаккумулятора выбирается таким образом, чтобы за время выделения устройством тёйла аккумулятор не нагрелся выше температуры, допустимой для устройства. В качестве теплоаккумуляторов могут использоваться также элементы конструкции, баки с топливом и т. п. Теплоаккумулятор, осиоваиный иа принципе нагрева, прост по конструкции, по обладает слишком большой массой. Поэтому чаще применяются тепло-аккумуляторы, основанные на принципе постоянства температуры при изменении веществом своего агрегатного состояния, например при переходе из твердого состояния в жидкое (плавление). Устройство для охлаждения аппаратуры, как правило, представляет собой тонкостенную металлическую емкость с гладкой или оребренной поверхностью, геометрический объем которой заполнен рабочим веществом. Тепловыделяющие элементы устанавливаются иа металлической конструкции - оболочке емкости с хорошим тепловым контактом снаружи или реже внутри полости с рабочим веществом. Во время работы основная часть тепла, рассеиваемая элементом, поглощается за счет скрытой теплоты плавления вещества. После окончания работы аппаратуры происходит остывание вещества и его затвердевание вследствие теплообмена с окружающей средой При этом перерыв между включениями аппаратуры должно быть таким, чтобы рабочее вещество успело полностью затвердеть к началу следующего цикла включения аппаратуры. Представляют интерес конструкции термостатов, основанные на использовании плавящихся веществ со стабильной точкой плавления. Они предназначены для защиты элементов с малой рассеиваемой мощностью, например кварцевых генераторов, от влияния переменных во времени тепловых потоков, поступающих из окружающей среды во внутреннее пространство термостатиру-емого объема. В качестве плавящихся веществ в РЭА чаще всего применяются парафин, БОЕК, стеариновая кислота, дифенил, нафталин, сплавы Вуда и другие, имеющие температуру плавления, близкую к допустимой для объекта охлаждения. 9.3. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКОЕ КОНСТРУИРОВАНИЕ РЭА Под теплофизическим конструированием понимается соблюдение определенных требований при конструировании и введение в конструкции аппаратов дополнительных специальных элементов, интенсифицирующих отвод тепла от ЭРЭ. Ранее указывалось, что в последние годы расходы мощности иа охлаждение достигли значительных величин. Теплофизическое конструирование одной из своих целей ставит рещение этой проблемы. Во многих случаях применение методов теплофизического конструирования позволяет или вообще исключить применение принудительного охлаждения или значительно снизить расходы теплоносителя. Любая система охлаждения может эффективно использоваться только в том случае, если БНК разрабатываются с учетом применения того или другого способа охлаждения. В связи с этим существует ряд требований к БНК различных уров- rvuiujjciA является осязательным для обеспечения нормальных тепловых режимов ЗРЭ. Эти требования могут быть общими независимо от способа охлаждения и частными, зависящими от способа охлаждения. Основное требование к БНК - обеспечение возможности свободного прохождения воздуха внутри аппарата при естественном и принудительном способах охлаждения. При естественном охлаждении это достигается вертикальной установкой ячеек в блоках,, причем шаг установки ячеек должен быть таким, чтобы расстояние (зазор) между крышками ИС или МСБ соседних ячеек обеспечивалось бы не менее 5 мм. В противном случае силы трения воздуха об ЭРЭ могут превысить его подъемную силу, возникающую за счет разности температур в верхней и нижней частях аппарата, и движение воздуха прекратится. Максимальный зазор не регламентируется. Однако размер его больше 8-10 мм нецелесообразен. В случаях применения принудительного охлаждения в конструкциях шкафов, блоков и ячеек не должно быть элементов, препятствующих движению воздуха вдоль ячеек, кроме тех случаев когда такие элементы вводятся специально для создания более направленного потока воздуха. Требования к расстоянию между ИС соседних ячеек регламентируется только чисто конструктивными соображениями. С позиции теплофизического конструирования это расстояние должно быть минимальным, что дает возможность обеспечить необходимую скорость движения воздуха при минимальном его расходе. Скорость движения внутри аппарата более 3 м/с нецелесообразна, так как дальнейшее ее увеличение незначительно увеличивает эффективность отвода тепла от элементов. Базовые НК всех уровней должны предусматривать возможность размещения элементов одной из следующих систем охлаждения: естественно воздушной, принудительной воздушной, принудительной жидкостной или воздушно-жидкостной, в тех случаях, когда непосредственный контакт хладагента с охлажденными элементами недопустим (например, при применении жидкостного охлаждения), элементы БНК должны обеспечивать минимальное тепловое сопротивление между ними. При необходимости наружные поверхности кожухов БНК2 могут быть снабжены вертикальными ребрами. Этим достигается увеличение теплоотдающей поверхности блока и, следовательно, снижение его внешнего теплового сопротивления. Ребра рекомендуется делать высотой ие более 20 мм, расстояние между ребрами должно быть 8-10 мм. Как уже отмечалось, нормальный тепловой режим ЭРЭ, размещенных в ЭМЗ, обеспечивается автономными системам.и воздушпого охлаждения, встроенными в конструкцию модуля. Поэтому в БНКЗ должна быть предусмотрена возможность установки в них модулей охлаждения второго уровня, построенных иа основе БНК2. При этом места выброса воз- 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 |