Системы охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры, работающих в режиме повторно-кратковременных тепловыделений

• Автор: Махмудова, Марьям Магомедовна
• Шифр специальности: 05.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 162 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ В ОБЛАСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ И ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ
1.1 Методы охлаждения и термостабилизации элементов радиоэлектронной аппаратуры
1.2. Применение для отвода теплоты от элементов радиоэлектронной аппаратуры тепловых аккумуляторов, основанных на использовании эндотермических процессов плавления веществ
1.3. Перспективы совместного использования тепловых аккумуляторов, основанных на плавлении рабочего вещества и термоэлектрических преобразователей для систем охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры
1.4. Постановка задач исследования
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ, РАБОТАЮЩИХ В РЕЖИМЕ ПОВТОРНОКРАТКОВРЕМЕННЫХ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЙ
2.1. Тепловой режим аппаратуры для различных схем размещения элементов радиоэлектронной аппаратуры и полупроводниковых термоэлектрических батарей в устройстве
2.2. Исследование процессов теплообмена в охлаждающем устройстве при плавлении наполнителей
2.2.1. Математическая модель теплообмена при плавлении наполнителей
2.2.2. Результаты численного эксперимента и их анализ
2.3. Исследование процессов теплообмена в охлаждающем устройстве при затвердевании наполнителей
2.3.1. Математическая модель теплообмена при затвердевании наполнителей
2.3.2. Результаты численного эксперимента и их анализ
Выводы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ, РАБОТАЮЩИХ В РЕЖИМЕ ПОВТОРНО-КРАТКОВРЕМЕННЫХ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЙ
3.1. Описание экспериментального стенда и методики проведения эксперимента
3.2. Результаты экспериментальных исследований
3.3. Сравнительный анализ опытных данных с результатами численного эксперимента
3.4. Оценка погрешности измерений
Выводы
4. РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ, РАБОТАЮЩИХ В РЕЖИМЕ ПОВТОРНОКРАТКОВРЕМЕННЫХ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЙ
4.1. Конструкции устройств охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры,
работающих в режиме повторно-кратковременных тепловыделений
4.2. Рабочие вещества для охлаждающих устройств
4.3. Инженерная методика расчета охлаждающих устройств
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
При проектировании радиоэлектронной аппаратуры (РЭА),
предназначенной для работы в широком диапазоне температур, приходится учитывать влияние температуры на ее характеристики и параметры. Если последние выходят за пределы, допустимые для ее нормального
функционирования, прибегают к тем или иным методам охлаждения и температурной стабилизации.
В настоящее время в практике проектирования РЭА используются различные методы обеспечения ее тепловых режимов, среди которых можно выделить воздушные, жидкостные, кондуктивные, испарительные,
термоэлектрические и некоторые специальные.
При этом необходимо отметить, что для обеспечения теплового режима малогабаритной РЭА с высоким значением удельной мощности рассеяния, работающей в режиме повторно-кратковременных тепловыделений, не все из указанных выше методов являются приемлемыми. Так, охлаждение РЭА на основе воздушного и кондуктивного методов является малоэффективной вследствие низкой интенсивности теплоотвода и точности поддержания температуры на требуемом уровне. Жидкостная и испарительная система термостабилизации сложна для реализации, требует громоздкого и сложного в конструктивном исполнении оборудования. Кроме того, в данном случае требуется наличие источника электрической энергии для питания охлаждающих систем.
Перспективным для охлаждения РЭА, работающей в режиме повторнократковременных тепловыделений, является метод, основанный на использовании плавящихся рабочих веществ со стабильной температурой плавления. Конструктивно устройства, реализующие данный метод, выполняются в виде контейнера, заполненного плавящимся рабочим веществом, в который помещается элемент РЭА. Во время работы основная часть теплоты, рассеиваемого элементом или блоком аппаратуры, поглощается

Некоторые вещества охлаждаются значительно ниже критической температуры без образования твердой фазы, то есть жидкость переохлаждена. Начало появления твердой фазы из жидкой называется зародышеобразованием. Температура поверхности раздела поднимается до тех пор, пока скорость образования твердой фазы не сравнивается со скоростью отвода теплоты.
Однако при рассмотрении процессов теплообмена этими факторами в ряде случаев можно пренебречь, если их отклонения несущественны [32, 33]. Обычно это условие и соблюдается в теплотехнике, поэтому часто принимают, что температуры плавления и затвердевания постоянны и равны.
Может быть, и другое существенное отклонение, заключающееся в том, что температура оболочки устройства будет возрастать до недопустимых значений даже в том случае, когда твердая фаза в расплаве присутствует, но она отдалена от поверхности нагрева, что характерно для таких условий, когда естественная конвекция в жидкой фазе вещества будет отсутствовать, то есть перенос теплоты внутри рабочего вещества осуществляется только теплопроводностью.
Наряду с основными ограничениями, связанными со свойствами рабочего вещества, могут оказывать влияние следующие факторы: обратимость фазовых превращений при многократном воздействии тепловых нагрузок, несовместимость контактирующих материалов конструкции и рабочего вещества, изменение объема при переходе из одного фазового состояния в другое.
Таким образом, на стабильность и надежность функционирования устройств для теплоотвода и термостабилизации РЭА, основанных на применении плавящихся веществ, большое влияние оказывает выбор рабочего агента.
Следует обратить внимание еще на один вопрос, от правильного решения которого зависит эффективность работы охлаждающего устройства РЭА, основанных на использовании плавящихся веществ, а именно вопрос о влиянии гравитационных сил на интенсивность теплообмена в жидкой фазе и на физико-