Главная Источники вторичного электропитания - часть 2



Как видно из яримера, осиовиоб перегрев получается на участке контакта ИВЭ с тепловой трубой и при теплооомейе оребренной пойерхностн с окружающей средой, в то время кай перегрев по длине тепловой трубы в данном случае ивэтт ~ 0 • 0,2 Л "С.

13.6. Охлаждение источников электропитания с использованием плавящихся рабочих веществ

Плавящиеся рабочие вещества - теплоаккумуляторы, обладающие значительными эидотермнческимн эффектами при фазовых или химических превращениях, получили применение в таких ИВЭ, Которые работают кратковременно, с длительными перерывами между повторными включениями или используются в разовых «пик1даыя» включениях. При этом время перерыва между включениями ИВЭ должно быть таким, чтобы рабочее вещество успело полностью затвердеть к началу следующего цикла включения аппаратуры [104].

Способ охлаждения считается локальным и обычно испольву-ется для отвода теплоты от наиболее теплонапряженвых ЭРИ, например мощных транзисторов, днодов и микросхем. Применение плавящихся рабочих веществ в устройствах охлаждения ИВЭ позволяет в ряде случаев получить заметный выигрыш в массе и габв-рнтах теплоотводов. Обычно решение о выборе способа охлаждения принимается после сравнении параметров систем охлаждения. В данном случае наиболее наглядным является сравнение массы и размеров типовых металлических радиаторов, рассчитанных на работу в стационарном режиме, и устройств с плавящимися рабочими веществами с учетом времени включения в одном цикле. На рис. 13.18 приведена кривая, разделяющая две области значений рассеиваемой мощности Р в зависимости от времени работы источника теплоты в одном цикле включения Тц. Область / показывает, что применение плавящихся веществ дает выигрыш в массе и размерах охлаждающих устройств; область - где выгоднее применять типовые радиаторы из алюминиевых сплавов.

Перечень некоторых рабочих веществ, которые могут быть рекомендованы для использования в устройствах охлаждения ИВЭ, и их теплофизнческие сиойства приведены в табл. 13.16.

Окончательное решение о выборе способа охлаждения с использованием плавящихся веществ следует принимать иа основе теплового расчета. Основные исходные данные, необходимые для его проведения: мощность, рассеиваемая ЭРИ и блоком ИВЭ; длительность цикла работы Тц; длительность паузы между включениям» Хд; условия теплообмена с окружающей средой; предельно допустимая температура корпуса устройства к концу цикла работы ИВЭ Г„.дои-

Pi,b3*Bt Рис. 13.18. Области целесообразного при-

менеиня устройств с плавящимися веществами и металлических радиаторов прн кратковременной работе источников теплоты

40 30 20 10 О

(40,8t,2J.6





Рис. 13.19. Типовые схемы охлаждающих устройств с использованием плавящихся веществ:

f.- источники теплоты: 2 - корпус: 3 - рабочее вещество

Рис. 13.20. Расчетная тепловая схема устройства:

5 - координата границы раздела твердой и жидкой фаз рабочего вещества; 7-корпус; - жидкая фаза; / -бесконечно тонкий слой вещества на границе раздела фаз: IV - твердая фаза

Расчет теплового режима охлаждающего устройства проводится после определения объема рабочего вещества. В первом приближении объем выбранного вещества определяется по формуле

ивэ"«

(13.33)

где рв. Ст- сда. Гкр, Гда.доп - соответственно плотность, удельная теплота плавления, теплоемкости твердой и жидкой фаз, температура плавления и допустимая средняя массовая температура жидкой фазы вещества (можно принимать с, = - с); Тц - время разового включения ИВЭ. После этого выбирается рациональная форма и определяются размеры устройства в первом приближения (рис. 13.19). Затем составляется его тепловая расчетная схема (рис. 13.20).

Методику теплового расчета и порядок его проведения покажем на конкретном примере*. Здесь приведев более доступный, аналитический метод расчета, основанный иа закономерностях теории мгновенного регулярного режима. Из методики исключены расчеты для промежуточных толщин расплава с координатой 5 и приведены формулы только при полном расплавлении вещества в устройстве, т.е. при % = I. Более точные расчеты приведены в [104].

Пример. Требуется определить среднюю массовую температуру корпуса охлаждающего устройства, выполненного из алюминиевого с сплава, на котором установлены с хорощим тепловым контактом тепловыделяющие элементы ИВЭ с общей рассеиваемой мощностью Рвэ ~ 30 Вт. Устройство прямоугольной формы заполнено кристаллическим азотнокислым никелем. Масса вещества G = 0,885 кг.

* Методика теплового расчета разработана совместно с В. В. Антоновым.



Теплофизические свойства некоторых плавящихся рабочих веществ

Рабочее вещество

Теплоемкость. Дж/(кг-К)

Плотность. кг/м=

Теплопроводность Вт7м.К

Температура плавления

Теплота плавления. Дж/кг

Коэффициент объемного расшире-иая. К-

жидкой фазы

твердой фазы

жидкой фазы

твердой фазы

Воск

Парафин

2680

2350

0,27

40-56

0,00106

Элаидииовая кислота

2180

1550

0,16

0,00097

Пальмитиновая кислота

2730

1800

0,17

0,00102

Кристаллический азотнокислый

2140

1800

1980

2050

0,56

56,7

0,0008

никель

Гидрофосфат натрия

Гидрат окиси бария

1050

1220

2000

2180

0,244

0,00018

Кристаллический сернокислый натрий

Кристаллический углекислый натрий

Нитрат лития

1470

1000

1320

1450

0,605

32,6

0,0007

2350

2100

1350

1460

0,487

0,0009

-

Нафталин

1300

1300

Дифеиил

69,5

Сплав Вуда

Примечание. Наиболее часто применяются парафин, воск, сплав Вуда. нафталин, днфинил, обдэдающне лучшими эксплуатационными свойствами (в основном это устойчивая обратимость процесса превращения и коррозионная совместимость).



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


0.0128