Выбор системы охлаждения прибора.

 

На ранней стадии конструирования необходимые сведения о требуемом тепловом режиме РЭА содержатся в техническом задании. Для выбора способа охлаждения прежде всего требуются следующие данные:

· суммарная мощность, рассеиваемая в блоке;

· диапазон возможного изменения температуры окружающей среды;

· пределы изменения давления окружающей среды;

· время непрерывной работы;

· допустимые температуры элементов;

· коэффициент заполнения аппарата;

· горизонтальные и вертикальные размеры корпуса РЭА, либо для «больших» элементов - площадь охлаждаемой поверхности.

Коэффициент заполнения аппарата характеризует степень полезного использования объема и является одним из главных показателей качества конструкции.

(2.7)

u_i - объем i - го элемента ЭА;

n - число элементов в ЭА;

V - объем, занимаемый ЭА.

Эти исходные данные недостаточны для детального расчета теплового режима, но их можно использовать для предварительной оценки. Выбор способа охлаждения на ранней стадии конструирования часто имеет вероятностный характер, то есть дает возможность оценить вероятность обеспечения заданного теплового режима ЭА при выбранном способе охлаждения.

Время непрерывной работы ЭА необходимо для оценки режима работы, так как области целесообразного применения способов охлаждения построены только для длительного режима работы РЭА как наиболее часто встречающегося. Если РЭА работает в кратковременном или периодическом режиме, то необходимо использовать дополнительные данные.

Пределы изменения давления окружающей среды интересуют нас с точки зрения выявления минимального давления, при котором работает РЭА. Так как со снижением давления уменьшается доля конвекции в общем процессе теплоотдачи.

Размеры корпуса аппарата и коэффициент заполнения используются для определения условной величины поверхности теплообмена. Если размеры корпуса составляют L₁ L₂ L₃ то площадь теплообмена составит:

S_п = 2 [L₁ L₂ +(L₁ +L₂)L₃ K_з] (2.8)

Если способ охлаждения выбирается для большого элемента, то величина поверхности теплообмена определяется из соответствующих чертежей по геометрическим размерам поверхности, находящейся в непосредственном контакте с теплоносителем.

За основной показатель, определяющий области целесообразного применения способа охлаждения, принимается величина плотности теплового потока, проходящего через поверхность теплообмена:

q = P K_p / S_п (2.9)

где Р - суммарная мощность, рассеиваемая ЭА с поверхности теплообмена;

K_p - коэффициент, учитывающий давление воздуха (при атмосферном давлении K_p =1).

Минимально допустимый перегрев элементов DT_c = T_{i min} - T_c, где T_{i min} - допустимая температура корпуса наименее теплостойкого элемента; для больших элементов это допустимая температура охлаждаемой поверхности; T_c - температура окружающей среды.

На рисунке 2.1 представлены области целесообразного применения различных способов охлаждения. Они построены согласно обработанным статистическим данным полученных для реальных конструкций, тепловых расчетов и данных испытания макетов.

Рис. 2.1.

Имеется два типа областей. Области в которых можно рекомендовать применение определенного способа охлаждения, и области, в которых с примерно одинаковым успехом можно применить два или три способа охлаждения.

Следующие области относятся к первому типу:

1 - естественное воздушное;

3 - принудительное воздушное;

5 - принудительное жидкостное;

9 - принудительное испарительное.

Области второго типа:

2 - возможно применение естественного и принудительного воздушного;

4 - возможно применение принудительного воздушное и жидкостного;

6 - возможно применение принудительного жидкостного и естественного испарительного;

7 - возможно применение принудительного жидкостного, принудительного и естественного испарительного;

8 - возможно применение принудительного и естественного испарительного.

Верхние кривые на рисунке 2.1, соответствующие DТ_с > 373°К, обычно применяются для выбора способа охлаждения больших элементов. Нижние кривые применяются для выбора способа охлаждения блоков, стоек и так далее, выполненных на дискретных и микроминиатюрных элементах. Поэтому области целесообразного применения различных способов воздушного охлаждения в верхней части графика не является продолжением соответствующих кривых в нижней части.