4.3.3. Теплоотвод лучеиспусканием

Обычно мощность, отдаваемая лучеиспусканием с поверхности тела, обозначается через . Это мощность, отдаваемая от нагретой поверхности тела - с температурой на поверхность другого тела, с температурой :

, (4.21)

– коэффициент теплообмена лучеиспусканием, Вт/м²К;

– приведенная степень черноты;

– коэффициент, показывающий, какая часть энергии тела i попадает на тело j.

4.3.4. Выбор способа охлаждения

При выборе способа охлаждения СВТ обычно учитываются режимы работы, конструктивное исполнение, величина рассеиваемой мощности, окружающая среда.

Режимы работы аппаратуры бывают длительными, кратковременными, кратковременно-повторными и характеризуются длительностью включенного и выключенного периода. Длительный режим свойственен стационарной аппаратуре, которая находится во включенном состоянии в продолжении многих часов, кратковременный – бортовой аппаратуре, время работы которой мало и исчисляется несколькими минутами или часами. С большой вероятностью можно утверждать, что при проектировании сложной аппаратуры с длительным временем включенного состояния возникает необходимость в разработке принудительной системы охлаждения (СО). Для аппаратуры разового использования с кратковременным режимом работы возможно обойтись без принудительной СО. Решение о разработке СО для аппаратуры кратковременно-повторного режима работы принимается лишь после анализа длительностей включенного-выключенного состояний и характера её перегрева и охлаждения.

Переносная электронная аппаратура в силу малых рассеиваемых мощностей принудительной СО не снабжается. В сложной аппаратуре необходимо использовать принудительную воздушную или водо-воздушную СО. Водо-воздушной СО снабжаются, например, ЭВМ в герметичном исполнении.

Тепловой анализ электронной аппаратуры позволяет получить предварительные данные о разрабатываемой СО. Для этого по каждому модулю первого уровня составляется перечень тепловыделяющих компонентов, устанавливаются рассеиваемые мощности и максимально допустимые температуры. На основе этих данных выделяются критичные к перегреву компоненты, а также компоненты, устанавливаемые на теплоотводы. Далее рассчитываются удельные поверхностные или/и объёмные тепловые потоки модулей высших уровней. Для этого нужно вычислить мощности, рассеиваемые в модулях компонентами, внешнюю поверхность или объём модулей. По значениям плотности теплового потока q_s и q_v в первом приближении выбирают систему охлаждения, табл. 10 по допустимому перегреву в 40^оС.

Затем для всех модулей, начиная с модулей первого уровня, составляется перечень компонентов или модулей низших уровней, осуществляется размещение их по критерию минимального перегрева, по уравнению теплового баланса определяется расход хладагента. Если в качестве хладагента предполагается использовать воздух, то необходимо установить его количество, максимально возможную температуру на входе СО, проверить запыленность и наличие в нём агрессивных примесей. Присутствие пыли в воздухе требует установки противопылевых фильтров. Наличие в воздухе агрессивных газов, например сернистого ангидрида, вызывающего интенсивную коррозию металлических конструкций, требует применения специальных фильтров.

Таблица №10

Способ охлаждения	Негерметичная qS, Вт/см2, не более	Герметичная qv, Вт/см2, не более
Естественная конвекция	0,05	0,02
Принудительная конвекция	0,50	0,45
Водо-воздушный способ охлаждения	0,65	0,60

Воздух на входе СО может быть тёплым, для его охлаждения до необходимой температуры в СО предусматривается кондиционер. При отсутствии на объекте эксплуатации воздуха в необходимом количестве или с необходимыми параметрами можно использовать жидкий хладагент (воду, топливо) по схеме водо-воздушного охлаждения. Температура жидкого хладагента может быть понижена теплообменниками.

Отсутствие на объекте достаточного количества воздуха или жидкости заставляет конструктора предусмотреть отвод теплоты на холодные массивные элементы несущих конструкций кондукцией. Если на объекте не окажется источников электропитания с требуемыми напряжениями и мощностями, возникает необходимость во введении в конструкцию источников питания СО, что несомненно ухудшает основные конструктивные параметры охлаждаемой электронной аппаратуры.