5.2. Системы охлаждения рэс
Эффективность того или иного способа охлаждения определяется интенсивностью протекающих процессов теплообмена. Чем интенсивнее теплообмен, тем и эффективнее способ охлаждения. Как известно, интенсивность теплообмена определяется величиной коэффициента теплообмена. В табл. 5.2.1 приведены ориентировочные значения этих коэффициентов для различных видов теплообмена [2].
Таблица 5.2.1
Характер тепловых процессов | Интенсивность теплообмена, |
Естественная конвекция и излучение | 2…10 |
Вынужденная конвекция в воздухе и газах | 10…100 |
Естественная конвекция в масле и других жидкостях той же плотности | 200…300 |
Вынужденная конвекция в масле и других жидкостях той же плотности | 300…1000 |
Естественная конвекция в воде | 200…600 |
Вынужденная конвекция в воде | 1000…3000 |
Кипение воды | 500…45000 |
Капельная конденсация водяных паров | 40000…120000 |
Конденсация органических паров | 500…2000 |
Тепловое проектирование РЭС заключается в выборе системы охлаждения, обеспечивающей нормальный тепловой режим элементов и узлов изделия. Для предварительной оценки можно использовать предложенную в [4] методику выбора системы охлаждения (рис. 5.2.1).
На рис. 5.2.1 представлены два типа областей: в одном можно рекомендовать применение какого-либо одного способа охлаждения (не заштрихованы: 1 - свободное воздушное, 3 - принудительное воздушное, 5 - принудительное испарительное); в другом возможно применение двух или трех способов охлаждения (заштрихованы: 2 - свободное и принудительное воздушное, 4 - принудительное воздушное и жидкостное, 6 - принудительное жидкостное и свободное испарительное, 7 - принудительное жидкостное, принудительное и свободное испарительное, 8 - свободное принудительное и свободное испарительное, 9 - свободное и принудительное испарительное).
Рис. 5.2.1. Области целесообразного использования различных способов охлаждения
Верхние кривые рис. 5.2.1 обычно применяют для выбора охлаждения больших элементов - крупногабаритных ламп, магнитов, дросселей и т.п. Нижние кривые используют для выбора системы охлаждения блоков, стоек и т.п., выполняемых на дискретных и микроминиатюрных элементах.
Если показатели РЭС попадают в заштрихованную область (возможно применение двух и трех способов охлаждения), то задача выбора способа охлаждения осложняется и требуются более детальные расчеты.
Выбор системы охлаждения не сводится только к определению области охлаждения, необходимо также учитывать техническую возможность осуществления данного способа охлаждения РЭС, т.е. массу, объем, потребляемую мощность.
Как показывает опыт, при рациональном проектировании можно обеспечить заданный тепловой режим бортовых РЭС при удельном расходе воздуха не выше 180…250 кг/(ч·кВт).
Для стационарных РЭС, где менее жесткие ограничения по габаритам, массе, энергопотреблению, расход воздуха может быть увеличен до 250…350 кг/(ч·кВт).
Для РЭС, охлаждаемых с помощью воздуха, тепловой режим изучен наиболее полно. В этих случаях можно не только рекомендовать ту или иную систему воздушного охлаждения, но и оценитьвероятность, с которой выбранная система охлаждения позволит обеспечить заданный тепловой режим.
Отмеченная методика дает приблизительную оценку режима, вследствие чего она нуждается в уточнении. Для более точной оценки следует использовать алгоритмы расчетов с использованием ЭВМ, примеры которых приведены в разделе 4.
- 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