Проблема охлаждения РЭА

Лабораторная работа №2

По дисциплине:

ОКПП

По теме:

«Расчет охлаждения при естественной конвекции внутри герметичного кожуха»

Выполнила:

ст. группы Н-47

Павлова О.

Проверил:

Петров В.В.

ТАГАНРОГ 2011

Цель работы

1. Изучить методику расчета системы охлаждения при естественной конвекции внутри блока.

2. Произвести расчет системы охлаждения по исходным данным.

3. Построить тепловую характеристику - график зависимости Р(t),и из нее найти перегрев нагретой зоны при заданной мощности рассеиваемой блоком

4. Сделать выводы относительно необходимости применения другого вида охлаждения блока.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Проблема охлаждения РЭА.

Подавляющее большинство маломощных радиотехнических устройств лишь небольшую долю потребляемой от источников питания энергии выдают в виде полезной энергии сигналов, остальная часть преобразуется в тепловую энергию и передаётся в окружающую среду. Общий температурный фон устройства будет определяться удельной мощностью тепловыделения и плотностью теплового потока, проходящего сквозь кожух (корпус) устройства.

Широкое использование микросхем и микросборок позволило значительно увеличить плотность компоновки и сократить обьём РЭА. Это привело к повышению удельной мощности рассеяния и к повышению температуры внутри РЭА по сравнению с аппаратурой, построенной на дискретных радиоэлементах. Чтобы снизить температуру внутри блока, конструктор вынужден принимать дополнительные меры к охлаждению РЭА.

Под охлаждением радиоэлектронной аппаратуры понимают процесс отвода и переноса тепла от элементов РЭА к среде, температура которой остаётся неизменной или поддерживается в необходимых пределах с целью термостабилизации РЭА.

Тепловой режим РЭА есть пространственно-временное распределение температуры в РЭА, соответствующее определённому пространственно-временному распределению тепловыделения в РЭА. Под заданным тепловым режимом в РЭА понимают такой тепловой режим, при котором температура каждого из элементов РЭА равна заданной или не выходит за пределы, указанные для этого элемента.

Все системы охлаждения, используемые в РЭА, по виду теплоносителя делятся на воздушные, жидкостные и испарительные. Наибольшей интенсивностью передачи тепла обладают испарительные системы охлаждения, в которых охлаждение РЭА происходит за счёт изменения агрегатного состояния теплоносителя.

По характеру движения теплоносителя системы охлаждения делятся на системы принудительного и естественного движения охлаждающей среды. Основная доля переноса тепла в этих системах происходит за счёт конвекции. В реальных условиях в конструкциях РЭА всегда наблюдается перенос тепла за счёт лучеиспускания (радиационное охлаждение) и теплопроводности (кондуктивное охлаждение). Применение принудительного воздушного, жидкостного и испарительного охлаждения приводит к усложнению конструкции, увеличивает обьём и стоимость РЭА.

Точный анализ температурного состояния РЭА связан с большими трудностями, которые объясняются сложностью конструкции и происходящих в ней процессов, поэтому при изучении теплового режима РЭА применяют приближённое физико-математическое исследование и расчёт теплоотвода в РЭА носит оценочный характер, необходимый для установления исходных параметров конструкции.

Комплекс мероприятий, направленный на снижение температуры, часто связан с дополнительными материальными затратами, поэтому в процессе разработки РЭА необходимо уделять внимание экономически обоснованному решению конструкции при приемлемом перепаде температур. По соображениям экономичности, прежде всего, необходимо стремиться к естественному охлаждению, принимая конструктивные меры к интенсификации передачи тепла в окружающее пространство или на другие части конструкции.

В конструкциях РЭА при нормальных климатических условиях и естественном охлаждении около 70% тепла отводится за счёт конвекции, приблизительно 20% - за счёт излучения и 10% - за счёт теплопроводности.

По тепловому режиму блоки и узлы РЭА можно разделить на теплонагруженные и нетеплонагруженные. Оценка тепловой нагрузки проводится по тепловому потоку, проходящему через единицу поверхности. Для определённости тепловую нагрузку до 0,05 Вт/см² условимся считать малой, а свыше 0,05 Вт/см² – большой.

Основные приёмы, позволяющие снизить температурный фон в блоке при естественном воздушном охлаждении:

1. обеспечить хорошее обтекание холодным воздухом всех элементов конструкции, особенно теплонагруженных;

2. теплонагруженные элементы должны располагаться ближе к стенкам блока;

3. теплочувствительные элементы должны защищаться от обтекания нагретым воздухом;

4. при воздействии лучистой энергии теплочувствительные элементы должны защищаться экранами;

5. все теплонагруженные элементы должны иметь хорошие тепловые контакты с несущими узлами (шасси, платы, кожухи и т.п.).

Естественное воздушное охлаждение возможно только при атмосферном давлении окружающего воздуха не ниже 53 - 60 кПа и при относительно высокой температуре. В самолётной РЭА, расположенной вне гермоотсека, с увеличением высоты полёта резко падает эффективность конвективного охлаждения. Для РЭА, предназначенной для работы в жарком климате, этот способ охлаждения оказывается малоэффективным.

Недостатком естественного воздушного охлаждения является запыление внутреннего объема. Конвективное охлаждение без вентиляционных отверстий в кожухе применяется в РЭА с небольшими тепловыми нагрузками (до 0,05 Вт/см²).

Поиск по сайту: