Классификация систем охлаждения РЭС.

27 Классификация систем охлаждения РЭС.

охлаждения. В виде схемы

На рис. 6.14 приведены графики, характеризующие области

целесообразного применения различных способов охлаждения: естественное воздушное

(области 1 и 2), принудительное воздушное (области 2, 3 и 4), естественное жидкостное

(4), принудительное жидкостное (5, 6 и 7), естественное испарительное (6, 7, 8),

принудительное испарительное (7, 8, 9).

Рис. 6.14. Области применения различных способов охлаждения

Естественное воздушное охлаждениеРЭА является наиболее простым и дешевым

способом. Однако интенсивность такого охлаждения невелика, поэтому его

использование возможно лишь при небольших удельных мощностях рассеивания (<0,1

ОКТ РЭС 66 ч 97

Вт/см2). В зависимости от конструктивного оформления различают две системы

естественного охлаждения: первая — для блоков в герметичных кожухах, вторая — для

блоков в перфорированных кожухах.

При разработке системы охлаждения необходимо:

􀂃 обеспечивать эффективную циркуляцию воздуха между нагревающимися

элементами;

􀂃 сильно нагревающиеся элементы снабжать ребрами охлаждения;

􀂃 элементы, наиболее чувствительные к перегреву, изолировать экранами от

непосредственного воздействия теплового потока;

􀂃 обеспечивать надежный тепловой контакт между источниками теплоты и

поверхностями охлаждения.

Принудительное воздушное охлаждение(ПВО) применяется при значениях q до 1

Вт/см2. Различают три основные схемы ПВО: внутреннее перемешивание, наружный

обдув, продувку (рис. 6.15).

Рис. 6.15. Схемы принудительного воздушного охлаждения:

а – внутреннее перемешивание; б – наружный обдув; в – продувка;

1 – кожух; 2 – платы с элементами; 3 – вентилятор

Естественное жидкостное охлаждениеплаты с элементами или больших элементов

РЭА путем погружения их в жидкость, обладающую более высокой теплоотдачей,

применяется редко, так как влечет за собой существенное усложнение конструкции.

Принудительное жидкостное охлаждение используется при высоких удельных мощностях

рассеивания. Наибольшее распространение этот способ получил при охлаждении

больших элементов (электродов мощных ламп, трансформаторов и т.д.).

Естественное испарительное охлаждениезаключается в погружении блока в жидкость,

над которой имеется паровой объем, отвод тепла осуществляется в процессе кипения

жидкости на охлаждаемой поверхности. Широкое применение получают фитильные

испарительные системы и «тепловые трубы». В этих системах для транспортировки

жидкости используется капиллярный эффект.

При принудительном испарительном охлаждениижидкость с помощью насоса

прокачивается через специальные каналы в охлаждаемых узлах. Этот способ является

самым эффективным.

Для охлаждения отдельных элементов РЭА, требующих более низких температур, чем

остальные, применяются микрохолодильники. В качестве микрохолодильников

применяются вихревые трубки, термоэлектрические батареи, устройства криогенной

техники и т.д.

Компоновка и предварительная разработка конструкции блока должна производиться с

учетом основного принципа ремонтопригодности – взаимозаменяемости и доступа к

сменным узлам.

25.

Если же температурное поле меняется во времени, т. е. является функцией времени, то протекающие в таких условиях тепловые процессы называются нестационарными.

Нестационарность тепловых процессов обусловливается изменением энтальпии тела и всегда связана с явлениями его прогрева или охлаждения. В качестве примера рассмотрим такой случай.

Рис. 7-1. Теплопроводность при нестационарном режиме: характер изменения температур и количества переданной теплоты во времени.

Тело внесено в среду с более высокой температурой; сразу же между средой и телом возникает процесс теплообмена, и тело начинает прогреваться. Сначала нагреваются поверхностные слон, но постепенно процесс прогрева распространяется и в глубь тела. О характере изменения температуры тела за время прогрева дают представление кривые на рис. 7-1, д, где — температура на поверхности и — температура в центре тела. По истечении некоторого времени (теоретически бесконечно большого) температура всех частей тела выравнивается и становится равной температуре окружающей среды, т. е. наступает тепловое равновесие.

При нестационарном режиме интенсивность подвода теплоты также непостоянна во времени.

О характере изменения этой величины дает представление кривая на рис. 7-1, б. По мере прогрева тела интенсивность передачи теплоты постепенно уменьшается и в пределе становится равной нулю. Площадь, заключенная между осями и кривой, определяет собой полное количество теплоты, переданное за время . Эта теплота аккумулируется телом и идет на повышение его энтальпии. Аналогичным образом протекает процесс при охлаждении тела; при этом его энтальпия уменьшается, а выделенная теплота передается в окружающую среду.

Описанный выше характер изменения температуры и количества переданной теплоты справедлив лишь для твердых тел. При нагреве жидких или газообразных тел в общем случае неизбежно возникает конвекция, которая способствует выравниванию температуры. В этих случаях можно говорить об изменении во времени лишь средней температуры жидкости.

Решить задачу нестационарной теплопроводности — это значит найти зависимости изменения температуры и количества переданной теплоты во времени для любой точки тела. Такие зависимости могут быть получены путем решения дифференциального уравнения теплопроводности (см. § 2-2). Аналитическая теория ставит себе целью получение общего решения задачи. Такие решения получаются достаточно сложными даже для тел простой формы; пластины, цилиндра и шара.

При решении конкретных технических задач практически приемлемым является метод конечных разностей Е. Шмидта или метод элементарных балансов А. П. Ваничева. Эти методы основаны на допущении возможности замены непрерывного процесса скачкообразным как во времени, так и в пространстве.

Любой процесс нагревания или охлаждения тела можно условно разделить на три режима. Первый из них охватывает начало процесса, когда характерной особенностью является распространение температурных возмущений в пространстве и захват все новых и новых слоев тела. Скорость изменения температуры в отдельных точках при этом различна, и поле температур сильно зависит от начального состояния, которое, вообще говоря, может быть различным. Поэтому первый режим характеризует начальную стадию развития процесса. С течением времени влияние начальных неравномерностей сглаживается и относительная скорость изменения температуры во всех точках тела становится постоянной. Это — режим упорядоченного процесса. По прошествии длительного времени — аналитически по истечении бесконечно большого времени — наступает третий, стационарный режим, характерной особенностью которого является постоянство распределения температур во времени. Если при этом во всех точках тела температура одинакова и равна температуре окружающей среды, то это — состояние теплового равновесия.

Познавательные статьи:



Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Рынок недвижимости. Сущность недвижимости

Решение задач с использованием генеалогического метода

История происхождения и развития детской игры