7.2.3. Испарительные системы охлаждения рэс
Для отвода от термонагруженных ЭРЭ тепловых потоков очень больших плотностей (свыше 5·105Вт/м2) применяются испарительные системы, в которых для отвода тепла используется процесс кипения жидкости. Очевидно, в этом случае температура источников тепла должна быть выше температуры кипения жидкости. Одна из возможных схем испарительно-жидкостной системы представлена на рис. 7.2.2. Высокая плотность теплового потока достигается сочетанием вынужденной конвекции и кипения теплоносителя.
Рис. 7.2.2. Жидкостно-испарительная система охлаждения
Прогоняемая через аппарат жидкость при контакте с нагретой поверхностью закипает. Парожидкостная смесь поступает в сепаратор, где происходит разделение жидкости и пара. Пар поступает в конденсатор (теплообменник), а образующийся конденсат стекает вниз, откуда вместе с жидкостью сепаратора вновь поступает на охлаждение РЭС.
Кроме жидкостно-испарительных систем охлаждения применяются газо-испарительные системы, в которых охлаждение нагретых поверхностей производится вынужденным потоком газа, содержащим мелкие капли жидкости (рис. 7.2.3). Охлаждение осуществляется конвекцией и испарением капель жидкости, осевшей на нагретой поверхности (явление Лейденфроста).
Эффективность газо-испарительных систем ниже жидкостно-испарительных систем, но значительно выше воздушных.
Конструктивное выполнение рассмотренных жидкостных и испарительных систем может быть самым различным. В ряде случаев элементы систем охлаждения (теплообменник, сепаратор, конденсатор) выполняются как единое целое с конструкцией аппарата.
Рис. 7.2.3. Газо-испарительная система охлаждения
7.2.4. Кондуктивные системы охлаждения рэс
Кондукция, как механизм переноса тепла, играет определенную роль во всех рассмотренных выше системах охлаждения, поскольку перенос тепла от источников к охлаждаемой поверхности (поверхности деталей, шасси платы) осуществляется благодаря кондукции. Однако здесь кондукция не определяет названия системы охлаждения, так как в них действуют более интенсивные механизмы теплообмена и переноса тепловой энергии. В кондуктивных системах охлаждения теплопроводность является основным механизмом переноса тепла.
Кондуктивное охлаждение наиболее часто применяется как метод локального охлаждения. Однако он находит применение и для общего охлаждения в блоках с очень высокой плотностью монтажа и большой объемной плотностью тепловых потоков.
Принцип кондуктивного охлаждения РЭС изображен на рис. 7.2.4.1. Плата 1, на которой смонтированы ЭРЭ, имеет хороший тепловой контакт с металлическими шинами 2, выполняющими функции теплостоков. По теплостокам тепловая энергия поступает к коллектору 3, охлаждаемому при помощи воздушного или жидкостного теплообмена.
К кондуктивным системам охлаждения относятся также термоэлектрические охлаждающие устройства и тепловые трубы.
Рис. 7.2.4.1. Кондуктивная система охлаждения
7.2.5. Основные элементы систем охлаждения рэс
В общем случае в состав системы охлаждения входят агрегаты (вентиляторы, компрессоры, насосы) для обеспечения движения рабочего вещества (теплоносителя), устройства для транспортирования и содержания теплоносителя (трубопроводы арматура, баки) и теплообменники.
Целесообразно рассмотреть основные элементы систем охлаждения.