4.5. Расчет теплового режима аппарата с теплостоком

Использование вентиляции для охлаждения РЭС позволяет выводить из нагретой зоны аппарата повышенные мощности, однако аппарат не защищен от воздействия пыли влаги. В этих случаях возможно использование теплостока, в качестве которого можно применять каналы (трубы), расположенные в области шасси герметичного блока. Теплонагруженные ЭРЭ и узлы должны иметь минимальное переходное тепловое сопротивление на указанные каналы. На рис. 4.5.1 представлен один из вариантов такой конструкции. Проходящая через канал жидкость (воздух) нагревается и уносит тепловую мощность за пределы внутреннего объема. Обобщенная тепловая схема участка зона-среда полностью соответствует тепловой схеме рис. 4.1.3.

Рис. 4.5.1. Аппарат с теплостоком:

а - вариант исполнения, б - тепловая схема

Точность расчетов может быть оценена по выполнению баланса мощностей =+. Возможно несколько алгоритмов расчетов, ниже описывается наиболее предпочтительный.

1. Задаются средней температурой жидкости в канале . В дальнейшем эта температура будет уточняться, и все теплофизические характеристики жидкости будут определяться для уточненной температуры.

2. Задаются величиной мощности теплостока . Эта мощность расходуется на увеличение теплосодержание теплоносителя:, где- массовый расход жидкости в канале,- удельная теплоемкость жидкости,- площадь поперечного сечения канала,- плотность жидкости.

3. Находится увеличение температуры теплоносителя , рассчитывается температура теплоносителя на выходе. Уточняется новое значение средней температуры теплоносителя.

4. Рассчитывается конвективный коэффициент теплоотдачи с поверхности трубы, при этомусловно использована формула критерия Нуссельта для ламинарного режима движения жидкости:

;;

.

5. Считая температуру поверхности трубы равной температуре нагретой зоны аппарата, находят перегрев из формулы , а затем находят и температуру нагретозоны .

6. Задаются температурой и рассчитывают мощности и. В зависимости от величины и знака их расхождения вносят поправку в величину, чтобы расхождение иимело допустимую величину. Имеют ≈≈.

7. Вычисляют , сравнивают ее с заданной мощностью. Если<, то считают=, в противном случае считают=. Определяют поправку для величиныи повторяют вычисления, начиная с п.2. Вычисления заканчивают, когда расхождение величинибудет меньше заданной величины.

5. Системы обеспечения тепловых режимов рэс

Нормальный тепловой режим радиоэлектронных средств обеспечивается применением специальных устройств, получивших название систем обеспечения теплового режима (СОТР). Под СОТР понимается совокупность совместно используемых устройств, конструктивных элементов и рабочих веществ, обеспечивающих такой тепловой режим РЭС, когда температура отдельных ЭРЭ и узлов РЭС находится в диапазоне температур при изменении температуры окружающей среды в пределах.

Системы обеспечения теплового режима подразделяются на две большие группы - системы охлаждения и системы термостабилизации [1,2,3].

Системы охлаждения применяются, когда температура ЭРЭ превосходит и от них необходимо отводить тепло или тогда, когда нормальное функционирование аппаратуры достигается при температурах отдельных ее элементов, лежащей в области низких и сверхнизких температур (приемники космических систем связи; приемники излучения). К низким температурам принято относить температуры до 173 К, а к сверхнизким - температуры в диапазоне 120…173 К.

Системы термостабилизации применяются, когда требуется поддержание температуры отдельных узлов в узком диапазоне – единиц или долей градусов. Такими устройствами могут быть кварцевые генераторы, гетеродины приемников, датчики опорных частот и т.д. Поддержание температуры достигается за счет как стока, так и притока тепловой энергии в терморегулируемый объем.

Так как системы термостабилизации входят в общую структуру РЭС, в рамках данной работы будут рассматриваться системы охлаждения.