Реферат: Выбор способа охлаждения на ранней стадии проектирования

Рассмотрим, например порядок выбора способа охлаждения, когда показатели и попадают в область 2, для этой цели построены дополнительные графики (рис. 2-5).

По осям координат отложены показатели электронных систем, причем на оси ординат даны 4 шкалы (рис. 2) и 5 (рис. 3) для различных массовых удельных расходов (предполагается на единицу площади сечения) принудительного движения воздуха, причем, если - естественное охлаждение, а если - внутреннее перемешивание воздуха.

Пример: электронная система с показателями , при естественном воздушном охлаждении в герметичном корпусе вероятность обеспечения теплового режима , а при внутреннем перемешивании воздуха с удельным расходом , вероятность обеспечения .

На рис. 5 в отличие от предыдущих введен еще один показатель – массовый расход воздуха на единицу рассеиваемой электронной системы мощности . Расход воздуха на охлаждение должен быть задан в техническом задании или можно пользоваться принятыми приближенными оценками:

- при рациональном конструировании тепловой режим электронной системы можно обеспечить при удельном расходе воздуха

- в стационарных электронных системах, где нет столь жесткого ограничения по габаритам, массе и энергопотреблению .

Увеличение расхода воздуха имеет смысл в том случае, если это приводит к увеличению надежности электронной системы.

Рассмотрим более подробно смысл вероятностных оценок приведенных на рис. 2-5. При проектировании электронной системы необходимо обеспечить выполнение множества различных требований, важнейшими из которых являются:

- электротехнические требования;

- высокая надежность (наработка на отказ, безотказность работы);

- уменьшение массы и объема;

- создание нормального теплового режима;

- защита от ударов и вибраций, акустических шумов;

- снижение стоимости;

- улучшение технологичности и т.д.

С учетом сказанного процесс проектирования становится трудноформулируемой задачей.

При выборе способа охлаждения следует руководствоваться следующими правилами:

- если точка с заданными параметрами на одном из графиков (рис. 2-5) попадает в область вероятности , то можно остановиться на данном способе охлаждения.

- если , то можно выбрать этот способ охлаждения, однако при конструировании обеспеченью теплового режима необходимо уделить тем больше внимание, чем меньше вероятность;

- если , то не рекомендуется выбирать этот способ охлаждения в противном случае необходимо уделить особое внимание обеспечению теплового режима, что предполагает возможность увеличения габаритов, массы и других конструктивных решений;

- если , то обеспечить нормальный тепловой режим удается крайне редко, а при - практически невозможно.

Пример: предположим, что по техническому заданию необходимо определить способ охлаждения негерметичной электронной системы со следующими исходными данными: , режим длительный, давление вне блока нормальное.

Решение: точка сданными параметрами на графике 1 попадает в область 2 где возможно применение как естественного воздушного так и принудительного воздушного охлаждения. По рис. 4 находим, что нормальный тепловой режим аппарата может быть обеспечен при естественном охлаждении и в перфорированном кожухе с вероятностью . Так как вероятность обеспеченья нормального теплового режима мала, необходимо уделить особое внимание его обеспечению даже в ущерб другим характеристикам, т.е. целесообразно выбрать принудительное воздушное охлаждение.

Предположим, что нам необходимо обеспечить нормальный тепловой ражим с вероятностью . Воспользуемся графиками рис. 5 из которых определяем, что откуда , следовательно, если руководствоваться рекомендациями, изложенными выше, то можно остановиться на этом способе охлаждения.

Известно, что понижение давления способствует ухудшению условий теплообмена, поскольку температура элементов начинает увеличиваться, хотя мощность, рассеиваемая в блоке, остается неизменной. Поэтому при расчете необходимо учитывать коэффициент , который выбирается из таблицы (справочники). Часто для электронных систем используется наддув корпусов герметичных блоков.

Задача: предположим, что необходимо выбрать способ охлаждения блока электронной системы, работающего в длительном режиме в негерметичном отсеке самолета при давлении . Исходные данные блока: .