|
|
Иерархический принцип классификации тепловой моделиПри анализе теплового режима РЭА учитываются наиболее существенные черты конструкции и протекающие в них физические процессы. Всеми второстепенными процессами пренебрегают. Такой идеализированный объект называют тепловой моделью. А математическое описание процессов – математической моделью. Основное требование к модели: модель должна быть адекватна изучаемому явлению и реализуема математически. РИС5 две тепловые модели а) блок питания, состоящий из корпуса, шасси и элементов с температурами, измеренными в различных точках корпуса. б) более грубая схема того же устройства. Нагретая зона с элементами заменена прямоугольниками. Первая тепловая модель позволяет более подробно получить информацию о поле в системе. Вторая позволяет получить значение среднеповерхностных температур. Если потребуется получить температурное поле какого-то элемента или нагретой зоны, то для него возможно составить свою тепловую модель. Среднеповерхностная температура для которой будет известна из предыдущей модели. При компоновке современных РЭС различают следующие иерархические уровни: 1. Радиодеталь и элемент; 2. Узел или кассета, в котором объединены элементы первого уровня; 3. Субпанель, которая служит для объединения типовых элементов; 4. Панели; 5. Рамки; 6. Стойки. Такой принцип позволяет при разработке моделей учесть все энергетические воздействия, начиная от внешнего и заканчивая тепловыделением в каком-либо элементе. При этом возможно свести всё многообразие приборов и комплексов к двум моделям с неупорядоченным и упорядоченным расположением тел. Исходными данными для исследования каждого последующего уровня является информация о его конструкции и результаты анализа предыдущих уровней. Процесс анализа необходимо начинать проводить с более крупного уровня и далее с требуемой детализацией рассматривать уровни вплоть до отдельных деталей. Такой подход позволяет проводить поэтапное моделирование.
Модели с упорядоченным и неупорядоченным расположением тел РИС1 Рассмотрим систему произвольно расположенных тел, состоящую из крупных объектов 2, 4, 5, 6, заключённых в общую оболочку произвольной формы. Эта оболочка подвергается различным энергетическим воздействиям. Каждый из объектов внутри оболочки может представлять многосоставное тело, например объект 2, внутри которого расположены тела 3. Объекты 2, 4, 5, 6 разделены средой и связаны между собой различными конструкционными телами. Тепловой режим системы тел в значительной степени зависит от того, замкнута оболочка или нет. В случае замкнутой оболочки исключена возможность массообмена средами внутри и вне оболочки. Через незамкнутую оболочку может протекать жидкая или газообразная среда. Тепловой режим существенно зависит от системы охлаждения. Кроме общей системы вентиляции аппаратура может иметь локальные стоки теплоты, осуществляемые с помощью вентиляции отдельных элементов, водяного охлаждения и т.д. К моделям с упорядоченным расположением тел можно отнести стойки электрических приборов, блоки кассетных приборов, сборки на БИС.
Модель с упорядоченным расположением можно рассматривать независимо от других объектов или как одну из частей, входящую в систему с неупорядоченным расположением объектов.
В случае неупорядоченного расположения объектов тепловые воздействия на корпус прибора определяется из анализа модели с неупорядоченным расположением тел.
В реальных конструкциях РЭА целесообразно предусматривать все способы охлаждения.
В то же время в тепловой модели оправдано использование различных методов охлаждения, т.к. позволяет в рамках единой математической модели сопоставить между собой различные конструкции РЭА и способы их охлаждения.
Система обеспечения тепловых режимов
Тепловой формой теплоотдающей поверхности при принудительном воздушном или газовом охлаждении является радиатор, омываемый воздухом поперечно или продольно.
В качестве радиатора используют гладкие или гофрированные пластины или шины.
Одним из путей реализации охлаждения является увеличение отвода тепла с помощью установки радиоэлементов на теплоотводы различных типов, однако при этом теряется смысл миниатюризации, т.к. габариты изделия сокращаются незначительно, а в многих случаях увеличиваются.
Применение воздушного охлаждения ограничено не только для РЭА на интегральных микросхемах, но и для РЭА на полупроводниковых приборах, т.к. потребляемая мощность для прокачки воздуха соизмерима с мощностью тепловыделения аппаратуры.
Принудительное жидкостное охлаждение Принудительное жидкостное охлаждение применяется для индивидуальных приборов или групп приборов с незначительными рассеиваемыми мощностями. Жидкостная система охлаждения обеспечивает хорошую температурную стабилизацию при пиковых нагрузочных и переходных процессах.
ПЖО позволяет свести к минимуму акустические шумы.
Применяется как правило для отвода тепла от отдельных высоконапряжённых тепловых источников (магнитроны, полупроводниковые приборы, лампы накачки и т.д.).
Недостаток – необходимость принудительной прокачки теплоносителя, что требует дополнительных затрат электроэнергии, увеличивает массу и уменьшает надёжность.
Принудительное жидкостное охлаждение можно разделить на: - ПЖО без кипения - ПЖО с поверхностным кипением жидкости В первом случае в качестве хладоносителей рекомендуется использовать такие вещества, как вода, антифризы, фреоны, спирты, масла и др. специальные жидкости.
Вода является наилучшим хладоносителем, т.к. она доступна, имеет малу вязкость, и высокую удельную теплоёмкость. Но есть ограничения по диапазону рабочих температур, и то, что она способствует коррозии.
Спирты и антифризы применяют при низких температурах.
Жидкостный теплоноситель должен обладать следующими свойствами: - высокая теплопроводность - минимальная вязкость - нетоксичность по отношению к материалу контура.
В системах ПЖО теплоноситель перемещается насосом в замкнутых контурах.
Количество отводимого тепла зависит от скорости движения жидкости и диаметра канала.
Чем больше скорость движения жидкости и меньше диаметр канала, тем больше количество отводимого тепла.
Система охлаждения может быть с замкнутым и разомкнутым контуром (используется как правило вода).
Основными преимуществами отвода тепла без кипения являются: - возможность отвода тепла в приборах с большими рассеиваемыми мощностями - относительная независимость работы системы от сил тяготения, ориентации в пространстве, и изменении тепловой нагрузки во времени.
Недостатки: - наличии перекачивающих устройств и источников энергии на их привод - сложность конструкции регулирующей системы - нарушение гидродинамической устойчивости при переходе в область кипения.
  Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...  Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...  ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...  Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|