- •Тепловое проектирование радиоэлектронных средств
- •Введение
- •1. Измерение температуры
- •2. Основы теплообмена
- •2.1. Теплообмен конвекций
- •2.1.1. Основные положения
- •2.1.2. Теплообмен при естественной конвекции
- •2.1.2.3. Коэффициент теплопередачи между двумя поверхностями
- •2.1.2.3.1. Коэффициент теплопередачи плоских неограниченных прослоек
- •2.1.2.3.2. Коэффициент теплопередачи ограниченных прослоек
- •2.1.3. Теплообмен при вынужденном движении жидкости
- •2.1.3.1. Коэффициент теплоотдачи при движении жидкости вдоль плоской поверхности
- •2.1.3.2. Коэффициент теплоотдачи при движении жидкости в трубах
- •2.1.3.3. Определяющий размер тел, принудительно омываемых потоком жидкости
- •2.2. Лучистый теплообмен (теплообмен излучением)
- •2.2.1. Основные понятия и определения
- •2.2.2. Законы теплового излучения
- •2.2.3. Лучистый теплообмен между телами
- •2.2.3.1. Лучистый теплообмен неограниченных поверхностей
- •2.2.3.2. Теплообмен излучением ограниченных поверхностей
- •2.2.3.4. Влияние экранов на теплообмен излучением
- •2.3. Теплообмен кондукцией (теплопроводстью)
- •2.3.1. Основные понятия. Закон Фурье
- •2.3.2. Уравнение теплопроводности Фурье
- •2.3.3. Тепловой поток через стенки
- •2.3.3.1. Плоская стенка
- •2.3.3.2. Цилиндрическая стенка
- •2.3.4. Температурное поле тел с внутренними источниками тепла
- •2.3.4.1. Плоская неограниченная стенка
- •2.3.4.2. Параллелепипед
- •3. Основные закономерности стационарных температурных полей
- •3.1. Принцип суперпозиции температурных полей
- •3.2. Температурный фон
- •3.3. Принцип местного влияния
- •3.4. Тепловые модели радиоэлектронных средств
- •3.5. Тепловые схемы системы тел
- •3.6. Методика расчетов тепловых режимов рэс
- •3.7. Особенности теплообмена в условиях невесомости и пониженного атмосферного давления
- •4. Анализ и расчет стационарных тепловых режимов рэс
- •4.1. Расчет теплового режима рэс в герметичном кожухе с крупными деталями на шасси
- •4.1.1. Расчет среднеповерхностной температуры кожуха
- •Расчет температуры поверхности кожуха герметичного блока
- •4.1.2. Расчет среднеповерхностной температуры нагретой зоны
- •4.2. Расчет теплового режима рэс с внутренней принудительной циркуляцией воздуха
- •Пример расчетов
- •4.3. Расчет теплового режима рэс кассетных конструкций
- •4.3.1. Расчет теплового режима рэс кассетной конструкции (группа а)
- •4.3.2. Расчет теплового режима рэс с воздушными зазорами между кассетами (группа б)
- •Пример расчетов
- •4.4. Расчет теплового режима вентилируемых рэс
- •Пример расчетов
- •4.5. Расчет теплового режима аппарата с теплостоком
- •5. Системы обеспечения тепловых режимов рэс
- •5.1. Классификация сотр
- •5.2. Системы охлаждения рэс
- •5.2.1. Воздушные системы охлаждения рэс
- •5.2.2. Жидкостные системы охлаждения рэс
- •5.2.3. Испарительные системы охлаждения рэс
- •5.2.4. Кондуктивные системы охлаждения рэс
- •5.2.5. Система охлаждения, основанная на скрытой теплоте плавления
- •5.2.6. Основные элементы систем охлаждения рэс
- •5.2.6.1. Теплоносители
- •5.2.6.2. Теплообменники
- •5.2.6.3. Вентиляторы и насосы систем охлаждения (нагнетатели)
- •6. Специальные устройства охлаждения рэс
- •6.1. Тепловые трубы
- •6.2. Вихревые трубы
- •6.3. Турбохолодильник
- •6.4. Термоэлектрические охлаждающие устройства
- •7. Интенсификация теплообмена в рэс. Радиаторы и их расчет
- •7.1. Пластинчатые радиаторы
- •7.2. Пластинчатый радиатор в форме диска
- •7.3. Прямоугольная пластина
- •7.4.Тепловой поток в стержнях
- •7.5. Радиаторы
- •7.6. Влияние теплового контактного сопротивления на тепловой режим приборов
- •7.6.1. Влияние паст, смазок, усилия прижатия на значение теплового контактного сопротивления
- •7.6.2. Влияние электроизоляционных прокладок на тепловое контактное сопротивление
- •7.7. Рекомендации по конструированию радиаторов
- •8. Расчет нестационарных тепловых процессов
- •8.1. Охлаждение (нагревание) тел и системы тел без источников тепла
- •8.2. Охлаждение (нагревание) тел и системы тел c источниками энергии
- •8.3. Длительность начальной стадии
- •9. Влияние тепла и влаги на рэс и их элементы
- •9.1. Влияние температуры
- •9.2. Влияние влаги
- •10. Теплообмен при кипении жидкостей и конденсации паров
- •10.1. Теплообмен при кипении жидкости
- •10.2. Теплообмен при конденсации паров
- •Библиографический список
- •Содержание
- •Тепловое проектирование радиоэлектронных средств
- •119454, Москва, пр. Вернадского, 78
5.2.1. Воздушные системы охлаждения рэс
Воздушное охлаждение в РЭС самого различного назначения и места установки находят очень широкое применение. Это объясняется его простотой и экономичностью. Применяется как естественное, так и воздушное принудительное охлаждение. Охлаждение при естественной конвекции обеспечивает плотность теплового потока, отводимого от аппарата до 200 Вт/м2.
Для интенсификации теплообмена применяется ряд мер, в частности:
- перфорация кожуха аппарата, применение жалюзи, что позволяет за счет естественной вентиляции снизить температуру в аппарате на 20-30% по сравнению с герметичным кожухом;
- увеличение теплоотдающей поверхности кожуха за счет его оребрения;
- перемешивание воздуха во внутреннем объеме, что увеличивает передачу тепла от источников к кожуху.
Воздушное принудительное охлаждение применяется, когда требуется отводить плотность тепловых потоков до 2…3 кВт/м2.
Принудительные потоки воздуха создаются специальными вентиляторами, компрессорами. Охлаждение может осуществляться двумя методами:
- обдувом внешней поверхности кожуха аппарата;
- продувом воздуха через внутренний объем.
Второй путь предпочтительнее, так как он обеспечивает непосредственный отвод тепла от теплонагруженных элементов и узлов, но при этом требуется предварительная очистка и осушение воздуха.
Системы с продувом воздуха через внутренний объем подразделяются на приточные, вытяжные и приточно-вытяжные.
Эффективность воздушного принудительного охлаждения определяется температурой воздуха на входе в аппарат и его массовым расходом.
5.2.2. Жидкостные системы охлаждения рэс
Жидкостные системы охлаждения бывают термосифонные и с принудительной циркуляцией теплоносителя (рис. 5.2.2). Они могут быть прямого и косвенного действия, работать по замкнутому и разомкнутому циклам. В системах косвенного действия жидкость циркулирует по специальным каналам, имеющим хороший тепловой контакт с теплонагруженными элементами.
В термосифонных системах (рис. 5.2.2,а) циркуляция жидкости обеспечивается за счет ее различной плотности на входе в аппарат и выходе из него. Жидкость охлаждается в специальном резервуаре за счет теплообмена его корпуса с окружающей средой. Эффективность термосифонных систем сравнительно невелика. В зависимости от теплофизических свойств жидкости плотность теплового потока составляет 103…104Вт/м2.
В системах с принудительной циркуляцией (рис. 5.2.2,б) жидкость прогоняется специальными устройствами - насосами, помпами. Охлаждение жидкости производится в специальном теплообменнике. Эти системы работают, как правило, по замкнутому циклу. Жидкость здесь является промежуточным теплоносителем между радиоэлектронным аппаратом и теплообменником. Конструкции и принцип действия некоторых теплообменников рассмотрены в разделе 5.2.5.2.
Рис. 5.2.2. Жидкостные системы охлаждения: а - термосифонная; б - с принудительной циркуляцией теплоносителя
В жидкостных системах охлаждения температура кипения промежуточного теплоносителя должна быть выше предельно допустимой температуры теплонагруженных элементов.
Системы охлаждения с принудительной циркуляцией теплоносителя весьма эффективны. Плотность теплового потока, снимаемого cнагретой поверхности, доходит до 5·105Вт/м2. Такие системы находят применение как в наземных радиоэлектронных устройствах, а также на самолетах и морских судах. На самолетах они применяются, когда требуется отводить большие мощности при высоте полета, большей 20…25 км.