Системы охлаждения рэс

Продолжительной, устойчивой работы приборов удается добиться, лишь создав им необходимые температурные условия. Как правило, температурные условия работы теплонагруженных приборов обеспечиваются системами охлаждения. При этом отвод тепла от нагретых поверхностей элементов конструкции может производиться:

1. Контактным способом (за счет теплопроводности).

2. Естественным воздушным охлаждением.

3. Принудительным воздушным охлаждением.

4. Жидкостным охлаждением.

5. Испарением жидкости.

6. За счет использования эффекта Пелтье.

7. За счет излучения.

Отвод тепла за счет теплопроводности осуществляется в том случае, если горячее тело имеет хороший контакт с холодным и последнее обладает хорошей теплопроводностью, а также большой теплоемкостью, или способностью хорошо отдавать тепло в окружающую среду.

Охлаждение конвекцией происходит за счет отвода тепла холодными массами подвижного вещества, например воздуха, газа или жидкости.

В этом случае интенсивность охлаждения зависит от температуры охлаждающего вещества и скорости его движения, т.е. скорости теплообмена горячими между холодными слоями.

Нормальные условия характеризуются наличием воздушной среды 1013 ГектоПа при давлении и температуре 20 ⁰С. Если в этих условиях температура поверхности наружных деталей корпуса РЭС 20 °С, то он может отдавать тепловую энергию в окружающее пространство и притом тем интенсивнее, чем выше будет grad t. Это одно из оптимальных условий охлаждения за счет конвекции. Два следующих можно сформулировать так:

а) теплообмен будет тем выше, чем выше плотность окружающего вещества, и наоборот;

б) теплообмен с целью охлаждения возможен лишь в том случае, когда температура окружающей среды ниже температуры блока РЭС.

Охлаждение конвекцией может быть интенсифицировано за счет искусственного увеличения скорости обмена нагревающихся частей воздуха более холодными. Такую систему охлажденная называют системой принудительного воздушного охлаждения.

Очевидно, величина теплопроводности жидкости больше, чем у газов, поэтому при использовании жидкости охлаждение лучше. Системы, где применяют для охлаждения жидкости носят название жидкостных систем охлаждения. Среди них выделяют еще испарительные системы охлаждения. В том случае, когда в качестве испаряющегося используют твердое вещество, говорят об испарительных сублимационных системах охлаждения. Для охлаждения может быть использован эффект Пелтье, и тогда говорят о кондуктивном охлаждении. Этот способ целесообразен при охлаждении малых объемов или поверхностей. Он хорошо поддается регулированию, а поэтому его удобно применять, например, для микротермостатов.

В связи с микроминиатюризацией современной РЭС в пассивных системах обеспечения теплового режима применяют термоаккумуляторы - плавящиеся вещества. Они обладают относительно большой теплотой фазовых переходов и позволяют многократное использование при воздействии "пиковых" тепловых нагрузок. Отвод поглощенного ими тепла осуществляется в перерывах между включениями РЭС.

В комбинированных системах охлаждения применяются различные сочетания воздушного, жидкостного, испарительного и кондуктивного охлаждения.

Системы охлаждения РЭС

Их качество определяется такими факторами:

1. минимальное омическое и термическое сопротивление между охлаждаемой и охлаждающей жидкостями;

2. если охлаждающая часть конструкции не имеет условий для хорошего теплообмена с окружающей средой, то использовать ее для охлаждения нагретых частей РЭС нельзя;

3. термическое сопротивление контакта тем больше, чем меньше теплопроводность и теплоемкость.

Это случай плохого теплообмена.

Контактный способ охлаждения

Контактный способ охлаждения необходимо использовать в конструкциях РЭС для всех частей, от которых необходимо отводить тепло.

Для этого часто используют какую-нибудь базовую деталь, например шасси или корпус, к которой крепят отдельные детали. Однако успешно выполнить условия хорошего теплообмена удается лишь при небольших размерах и малых мощностях рассеивания (менее 20 Вт).

Естественное воздушное охлаждение

Его качество определяется такими факторами:

1) чтобы отвод тепла от элементов конструкции внутри аппарата был эффективным, должна быть обеспечена хорошая теплоотдача путем теплового контакта всех теплонагруженных элементов с корпусом;

2) эффективность такого типа охлаждения тем больше, чем больше градиент температуры и чем больше площадь поверхности корпуса аппарата;

3) по мере уменьшения плотности окружающей среды уменьшается тепло отвод от корпуса аппарата;

4) хуже всего охлаждается дно корпуса, значительно лучше - боковая стенка и верхняя крышка;

5) на характер конвективного охлаждения оказывают влияние форма аппарата и качество поверхности его стенок.