6.4.4. Системы охлаждения

В ЭС используются воздушные, жидкостные, испаритель-

ные, кондуктивные и комбинированные системы охлаждения.

Воздушные системы охлаждения могут быть следующих

видов:

• Естественное охлаждение внутри корпуса. Является наибо-

лее простым и распространенным. Тепло от деталей за счет кон-

вективной теплоотдачи и излучения передается герметичному кор-

пусу, а от него таким же способом – в окружающую среду. Однако

этот способ охлаждения наименее эффективен.

• Естественная вентиляция РЭС за счет разности плотностей

холодного наружного и нагретого внутреннего воздуха. Для прохо-

да воздуха в корпусе имеются вентиляционные отверстия (жалюзи,

решетки), при этом часть тепла отдается воздуху, проходящему че-

рез аппарат, часть рассеивается от корпуса в окружающую среду. 388

• Внутреннее перемешивание воздуха вентилятором в объеме

герметичного корпуса. Значительно интенсифицирует теплообмен

между деталями и корпусом.

• Принудительная вентиляция. Применяется в тех случаях,

если естественная вентиляция и внутреннее перемешивание не

обеспечивают нормальный тепловой режим РЭС. Она может быть

приточной, вытяжной и приточно-вытяжной. Приточная вентиля-

ция считается более эффективной, так как вентилятор работает в

более плотном холодном воздухе, что обеспечивает больший мас-

совый поток теплоносителя и больший сток тепла.

• Отвод тепла путем наружного обдува корпуса. Применяется

обычно для герметичных блоков. С целью интенсификации тепло-

обмена корпус снабжается ребрами охлаждения.

• Локальная принудительная вентиляция – обдув отдельных,

наиболее нагретых, элементов.

Для увеличения эффективности воздушного охлаждения эле-

ментов РЭС широко используются оребренные поверхности охла-

ждения. В практике детали с оребренными поверхностями называ-

ют радиаторами, или теплоотводами. Радиаторы применяют при

охлаждении анодов мощных ламп, полупроводниковых приборов

большой мощности и других элементов РЭС.

Жидкостные системы охлаждения делят на естественные и

принудительные. При естественном жидкостном охлаждении пла-

ты с элементами погружают в жидкость, которая охлаждается в те-

плообменниках. По сравнению с естественным воздушным охлаж-

дением в этих системах интенсивность теплоотвода значительно

выше, однако при этом требуется защищать элементы РЭС от

влияния жидкости, что усложняет конструкцию. По этой причине

жидкостные системы охлаждения применяются пока сравнительно

редко. Принудительное жидкостное охлаждение применяется при

больших удельных мощностях рассеивания, чаще всего при охлаж-

дении больших элементов. Жидкость прокачивается насосом через

специальные каналы в охлаждаемых узлах приборов или платах.

Испарительное охлаждение может осуществляться при дви-

жении низкокипящей жидкости. Охлаждаемая конструкция погру-

жается в жидкость, которая кипит на поверхности теплонагру-

женных деталей. При этом температура кипения охлаждающей 389

жидкости должна быть ниже допустимой температуры охлаж-

даемой поверхности. Такое охлаждение позволяет значительно

повышать удельную мощность рассеивания РЭС и считается од-

ним из перспективных методов охлаждения. Жидкости, кипящие

при низких температурах, используются в конструкциях испари-

тельных трубок.

В основу работы их положены два известных физических яв-

ления: передача тепла с потоком пара и капилярный эффект. Зона

испарителя соприкасается с охлаждаемым телом. Тепло отбирает-

ся в результате парообразования. При этом давление в зоне испаре-

ния повышается.

В результате возникшей разницы давлений между зонами

испарения и конденсации пар, а следовательно, и тепловая энергия

переносится в зону конденсации. Там происходит конденсация

жидкости и она снова возвращается в зону испарения.

Кондуктивное охлажение имеет место во всех рассмотрен-

ных системах охлаждения, но не является определяющим, по-

скольку другие механизмы теплообмена более интенсивны. Кон-

дуктивное охлаждение будет значительным, если платы с располо-

женными на них греющимися элементами находятся в хорошем

тепловом контакте с металлическими шинами, выполняющими

роль теплостоков, от которых тепло поступает к коллектору, охла-

ждаемому с помощью теплообменника.