Главная Источники вторичного электропитания - часть 2



современных ИВЭ, проектируемых на базе комплексной микроминиатюризации-

На рис. 3.16 приведены типовые ехемы систем охлаждения на основе теплоИых труб [103].

Разработчику важно уметь проводить расчеты тепловых режимов ИВЭ, когда в состав их конструкций входят тепловые трубы. Приведем методику, с помощью которой можно приближенно рассчитать тепловой режим ИВЭ, когда параметры и конструкция тепловой трубы уже известны. Если задачу расчета ограничить определением средних поверхностных температур, то тепловую модель системы ИВЭ-ТТ можно представить в виде совокупности изотермических тел. Для простоты будем считать ИВЭ одиночным изотермическим телом. Тепловая модель и тепловая схема этой системы приведены иа рис. 13.17, а, б. Здесь тепловая труба условно разбивается иа трн Изотермических участка: испарительный, транспортный, кондеисацноииый. Между ИВЭ и изотермическими участками тепловой трубы выделяют следующие тепловые сопротивления, составляющие цепь передачи теплоты в системе: /? - между поверхностью ИВЭ (не контактирующей с тепловой трубой) и окружающей средой; /?еши "~ месте контакта ИВЭ с поверхностью тепловой трубы иа испарительном участке; 7?", - КС соответственио иа испарительном, коидеисациониом и транспортном

" Инсшн

Рис. 13.17. Тепловая модель (о) и тепловая схема (б) системы охлаждения с нспользонанием тепловой трубы: I - ИВЭ; 2 - тепловая труба; 3 - теплоотвод

участках; RMma " -вневш - между стенкой тепловой трубы соответственио иа конденсационном и транспортном участках и окружающей средой.

Б соответствии с представленной на рис. 13.17, б схемой перегрев ИВЭ и стационарном тепловом режиме описывается с помощью следующего выражения:

- Тцпл-Те -- Р

пИВЭ оТТ

ИВЭ- ИВЭ

ИВЭ ИВЭ , dTT

(13.30)

авешн



рИВЭ рИВЭ 4 рИ

внешн с Т""!

рТТ рИ I . " внеши вн ~

с ~"внешн>

(вн + внешя) Свн "Ь внешн) (вн + внешн) + (ви + виешн)

Теплообменом транспортного участка тепловой трубы с окружающей средой обычно можно пренебречь, поэтому принимают 1/йяешя ®* Тогда

шеши тт + мешн- (13.31)

где /?тт==Лвн + «вн = -

вн + вн

Йф. Яф - толщина и эффективная теплопроводность КС; S"„, - площади поверхности испарительного и конденсационного участков тепловой трубы; S-y - эффективная поверхность теплопередачи тепловой трубы.

Тепловое сопротивление Rj- = {Т„ - 7н)/тт сконструированной тепловой трубы является величиной известной. У каждого изготовленного образца тепловой трубы значение R-y проверяется экспериментально и записывается в паспорт. При этом измеряются величины Т„ и - температуры иа поверхности испарительного и конденсационного участков и Рт - мощность, передаваемая тепловой трубой. Мощность Р-- ~ Рцвэ* если передача теплоты в окружающую среду с поверхностей ИВЭ помимо тепловой трубы незначительна и ее можно не учитывать. На практике зто условие, как правило, соблюдается, поэтому из тепловой схемы иа рис. 13.17,6 можно исключить тепловое сопротивление R. Тогда перегрев ИВЭ

*ИВЭ= ивЭ - 7с = Р ИВЭ (внешн + /?ТТ+ внешн)- (13.32)

Таким образом, здесь перегрев ИВЭ складывается из перепадов температур в месте контакта поверхности ИВЭ с тепловой трубой (Яивэ внешя) "О ллине тепловой трубы (Ривэ тт) " между поверхностью радиатора тепловой трубы (поверхностью конденсационного участка) и окружающей средой (Ривэ внешн)- Последним выражением и будем пользоваться при оценочных расчетах ИВЭ, установленного на поверхности тепловой трубы.

Пример. Рассчитать перегрев ИВЭ, установленного иа поверхности тепловой трубы, имеющей оребренне, по следующим исходным



данным: мощность, рассеиваемая ИВЭ, Яивэ ~ Вт; площадь поверхности ИВЭ, контактирующая с тепловой трубой (площадь испарительного участка) Sj„g„,„ = 16 • 10-* м*. ИВЭ установлен иа тепловой трубе с помощью пасты КПТ-8 (толщина слоя пасты бд = 0,5 • 10-» м Я,д= 0,7 Вт/м К). Конструктивные параметры тепловой трубы и ее оребреиия известны. Тепловое сопротивление тепловой трубы Rjy= 0,2 К/Вт. Охлаждающая среда - воздух, давление 1,01 • 10 Па (760 мм рт. ст.), скорость обдува v = 4 м/с, максимальная температура = 60 "С. Параметры оребреиия: толщина Ь=г 2 • 10-" м, высота = 20 • 10-* м, длина по направлению обдува D = 0,04 м, расстояние между ребрами а =2 10-* м, число ребер п 25. Ребра выполнены из алюминиевого сплава и запрессованы на поверхность конденсационного участка тепловой трубы.

1. Определяем тепловое контактное сопротивление между поверхностями ИВЭ и тепловой трубы

""п внешн

Расчет «внешн проводим по формулам табл. 13.1.

2. Определяем число Рейнольдса

vD 4-0.04

ReJL / -=0,843.10*,

v 18,97-10-е

где v = 18,97 • Ю-» mVc - коэффициент кинематической вязкости воздуха при 7с= 60 °С.

3. Рассчитываем критерий Нуссельта (при Re < 10*)

Nu = 0,66 Re°5 = 0,66 (0,843 • lO*) = 60,6.

4. Вычисляем коэффициент теплообмена между ребрами

к - 2,9-Ю--

"внешн - jy о 04

=44 Вт/м2.К,

где А. = 2,9 • 10-2 Вт/м К -- теплопроводность воздуха при Тс-= 60 °С.

5. Определяем суммарную площадь поверхности ребер

S„gmg = 2n Z>= 2 • 25.20-10-3 • 0,04 = 0,04 м2.

6. Вычисляем тепловое сопротивление между поверхностью оребреиия тепловой трубы н окружающей средой

«внешн = «внешн «внешн = 44 - 0,04 = 1.76 К/Вт.

7. Рассчитаем перегрев ИВЭ

*ИВЭ = ИВЭ (внешн + ТТ + мем) = = 20(0,446-i-0,2-fl,76)=48,12°C.

8. Определяем искомую среднюю массовую температуру ИВЭ

Тивэ = 7с + *ивэ = 60 -f 48,12 = 108,12 °С.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 [184] 185 186 187 188 189


0.0311