25. Жидкостное охлаждение. Комбинированные способы охлаждения.

Жидкостное охлаждение обладает по сравнению с воздушным следующими преимуществами: 1. способностью отвести от аппаратуры значительно больше мощности, 2. снизить объемы и массы устройств охлаждения и самих источников тепла; 3. уменьшить уровень акустических шумов, создаваемых системой охлаждения; 4 обеспечить более равномерное распределение температуры в пределах одного аппарата;

Естественная жидкостная система охл. имеет две модификации:

1 - аппарат погружается в жидкость;

2 - жидкость заливается в герметичный аппарат.

В первом случае резко снижается наружное тепловое сопротивление между корпусом аппарата и окружающей средой, во втором – внутреннее тепловое сопротивление. И тот и другой варианты обладают одним недостатком - значительным увеличением массы изделия. Естественное жидкостное охлаждение практического значения не имеет. Принудительное жидкостное охлаждение применяется очень широко. Конструктивное исполнение таких систем различно, но схема их работы примерно одинакова (рис).

.

Тепловыделяющая часть прибора заключена в рубашку, в которую насосом под давлением подается охлаждающая жидкость. Нагретая в приборе жидкость поступает в охлаждающее устройство в виде жидкостно-воздушного теплообменника, охлаждается в нем и поступает обратно в насос. Теплообменник обдувается принуди тельным потоком воздуха от установленного рядом вентилятора. Тип охлаждающ. жидкости: дистиллированная вода; вода из водопроводной сети; антифриз-65; полиметилоксановые жидкости; 66%-ный водный раствор этиленгликоля; раствор этилового спирта в воде и др. Чисто жидкостные системы охлаждения эффективны лишь в том случае, если обеспечивается хороший тепловой контакт между источниками теплоты и охлаждающей жидкостью. Наиболее часто используются смешанные воздушножидкостные или кондуктнвно-жидкостные системы охлаждения. В воздушно-жидкостных системах охлаждения отвод теплоты от блоков осуществляется как поступающим в стойку от вентиляторов воздухом, так и жидким носителем (чаще водой, реже фреонами, антифризами и т.д.), протекающим по трубам к охладителям. Охладители выполняются или в виде системы параллельных трубок, расположенных под каждым охлаждаемым блоком, или в виде направляющих для типового элемента замены (ТЭЗ). Для повышения эффективности охлаждения в таких конструкциях максимально используются возможности кондуктивного переноса теплоты от ТЭЗ к жидкому носителю. Чаще применяются замкнутые системы охлаждения, использующие теплообменники, насос и др. оборудование позволяющее экономить теплоноситель.

В кондуктивно-жидкостных системах охлаждения используется принцип параллельного охлаждения, когда каждый ряд элементов конструкции (источников теплоты) и даже каждый источник теплоты охлаждается отдельно. В этом случае обеспечиваются примерно равные температуры элементов конструкции за счет приблизительно одинакового кондуктивного теплового

26. Системы испарительного охлаждения.

Является самым эффективным из рассматриваемых способов охлаждения. Испарительные системы существуют как разомкнутые (для охлаждения аппаратуры, работающей короткое время), так и замкнутые (для аппаратуры, работающей в длительном режиме).

Принцип работы испарительной системы заключается в том, что под действием выделяемой в аппаратуре мощности жидкость испаряется, отнимая тепло от элементов. Далее пар поступает в теплосток в виде оребренного радиатора или теплообменника, где конденсируясь отдает тепло в окружающую среду или промежуточному теплоносителю. Конденсат стекает обратно, и цикл повторяется.

В РЭС в последние годы часто применяются устройства, основанные на принципе передачи тепла испарением. Одним из таких устройств является термосифонный теплоотвод

Принцип его работы заключается в следующем. В вертикально установленную трубу заливается жидкость. К нижней части трубы крепятся тепловыделяющие элементы, подлежащие охлаждению. На верхней части трубы помещен конденсатор пара, выполненный, как правило, в виде оребренного радиатора. Под действием выделяемой элементом мощности жидкость в термосифоне испаряется, пар поднимается вверх, охлаждается в радиаторе и конденсат стекает вниз. Вследствие того, что тепловое сопротивление потоку тепла при испарении очень мало, разность температур на противоположных концах трубы термосифона тоже мала. Следовательно, температура охлаждаемого элемента будет в значительной степени зависеть от температуры теплостока, т.е. в конечном счете, от его теплового сопротивления. Наряду с высокой эффективностью применения термосифоны обладают и рядом крупных недостатков: - они должны всегда устанавливаться вертикально;

- для работы термосифона необходимы гравитационные силы для обеспечения нормального возвращения конденсата.

Этих недостатков лишено устройство, называемое тепловой трубой. Тепловая труба (рис. 5.9) представляет собой герметичный алюминиевый или стальной корпус (возможна различная форма), внутри которого помещается капиллярно-пористый фитиль, изготавливаемый из металлических и неметаллических сеток, стекла и металловолокон, металлокерамических порошковых материалов и т.п., а также жидкий теплоноситель (аммиак, вода, метанол и др.). Фитиль насыщается теплоносителем. Если на один конец тепловой трубы подается теплота, то носитель там испаря-

ется и перемещается по трубе до тех пор, пока не конденсируется и превращается опять в жидкость в холодной части трубы. Затем за счет капиллярного эффекта теплоноситель по фитилю возвращается к горячему концу тепловой трубы. Тепловые трубы позволяют резко снижать тепловые сопротивления между охлаждаемыми элементами конструкции и окружающей средой.

Рис 5.9. Принципиальная схема системы охлаждения тиристора с тепловой трубой: 1 – тепловая труба, 2 – зона подвода тепла, 3 – тиристор, 4 – оребрение в конденсационной трубе