Устройство для охлаждения тепловыделяющего элемента радиоэлектронной аппаратуры
Владельцы патента RU 2324309:
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ДГТУ) (RU)
Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к охлаждению тепловыделяющих элементов радиоэлектронной аппаратуры, работающих в циклическом режиме. Технический результат - ускорение процесса охлаждения и затвердевания наполнителей без применения каких-либо дополнительных энергетических затрат за счет использования тепловых труб. Достигается тем, что в устройстве, состоящем из тонкостенной металлической емкости, разделенной параллельно плоскости размещения охлаждаемых радиоэлементов на отсеки, заполненные плавящимися наполнителями с различными температурами плавления, возрастающими в направлении к плоскости установки охлаждаемых радиоэлементов, на границе двух отсеков с наполнителями с разными температурами плавления расположены параллельно плоскости размещения охлаждаемых радиоэлементов испарительные части тепловых труб с обеспечением теплового контакта с наполнителями. Зоны конденсации тепловых труб ориентированы перпендикулярно плоскости размещения охлаждаемых радиоэлементов вдоль двух противоположных боковых поверхностей тонкостенной металлической емкости. 2 ил.
Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к охлаждению тепловыделяющих элементов радиоэлектронной аппаратуры, работающих в циклическом режиме.
Известны устройства, обеспечивающие охлаждение тепловыделяющих элементов, работающих в циклическом режиме, с использованием плавящихся веществ, например, описанный в [1]. Устройство содержит полое металлическое основание для размещения охлаждаемых тепловыделяющих элементов, основание снабжено металлическими перегородками, установленными параллельно плоскости установки охлаждаемых элементов и разделяющими его внутреннюю полость на изолированные отсеки, заполненные плавящимися наполнителями с различными температурами плавления и расположенные в порядке возрастания температур плавления их плавящихся наполнителей в направлении к плоскости установки охлаждаемых радиоэлементов. В процессе работы тепловыделяющего элемента основная часть рассеиваемого ими тепла поглощается за счет скрытой теплоты плавления наполнителя. После окончания работы радиоэлементов происходит остывание наполнителей и его затвердевание вследствие теплообмена с окружающей средой.
Недостатком данного устройства является необходимость значительного времени для остывания и затвердевания наполнителя.
Для устранения указанного недостатка в [2] предлагается устройство, которое состоит из тонкостенной металлической емкости, разделенной металлическими перегородками, расположенными параллельно плоскости размещения охлаждаемых радиоэлементов, на изолированные отсеки, заполненные плавящимися наполнителями с различными температурами плавления, возрастающими в направлении к плоскости установки охлаждаемых радиоэлементов. Перегородки выступают за боковые поверхности металлической емкости и приведены в тепловой контакт с теплопоглощающими спаями термоэлектрических модулей, образующих верхние каскады каскадной термоэлектрической батареи. Термоэлектрические модули размещены на теплопоглощающем спае нижнего базового каскада каскадной термоэлектрической батареи по краям. Центральная область нижнего базового каскада каскадной термоэлектрической батареи теплопоглощающим спаем приведена в контакт с поверхностью металлической емкости, противоположной размещению охлаждаемых радиоэлементов. К тепловыделяющему спаю каскадной термоэлектрической батареи присоединен радиатор. Питание каскадной термоэлектрической батареи осуществляется источником электрической энергии.
Недостатками данного устройства являются необходимость использования дополнительных источников энергии (для питания термоэлектрических батарей), повышение весогабаритных показателей вследствие использования многокаскадных термоэлектрических батарей и радиатора для сброса тепла с их тепловыделяющих спаев.
Для устранения указанных недостатков предлагается использование следующей конструкции (фиг.1 и 2) устройства для охлаждения радиоэлементов, работающих в циклическом режиме.
Устройство состоит из тонкостенной металлической емкости 1, разделенной параллельно плоскости размещения охлаждаемых радиоэлементов 3 на отсеки, заполненные плавящимися наполнителями 4 с различными температурами плавления, возрастающими в направлении к плоскости установки охлаждаемых радиоэлементов 3. На границе двух отсеков с наполнителями с разными температурами плавления расположены параллельно плоскости размещения охлаждаемых радиоэлементов испарительные части тепловых труб 2 с обеспечением теплового контакта с наполнителями. Зоны конденсации тепловых труб 2 ориентированы перпендикулярно плоскости размещения охлаждаемых радиоэлементов вдоль двух противоположных боковых поверхностей тонкостенной металлической емкости 1.
Устройство работает следующим образом.
Тепло, выделяемое радиоэлементом 3, передается металлической емкости 1 и плавящимся наполнителям 4. Далее происходит прогрев наполнителей 4 до температуры плавления, и начинается процесс плавления. Температура оболочки металлической емкости 1 и, соответственно, радиоэлемента 3 не будет существенно возрастать по сравнению с температурой плавления наполнителя 4, находящегося в самом верхнем отсеке, пока существуют обе фазы (твердая и жидкая). При достижении жидкой фазы области расположения испарительных частей тепловых труб, размещенных на границах отсеков, начинается отвод тепла от наполнителей в окружающую среду посредством тепловых труб. Процесс отвода тепла тепловыми трубами от наполнителей, их остывание и затвердевание происходит и после окончания цикла работы радиоэлемента 3. Использование тепловых труб ускоряет процесс охлаждения и затвердевания наполнителей 4 без применения каких-либо дополнительных энергетических затрат.
Литература
1. Авторское свидетельство СССР №1148063, кл. Н01L 23/42, 1985.
2. Патент РФ №2214702. Исмаилов Т.А., Евдулов О.В., Абдурахманова М.М. «Охладитель радиоэлектронной аппаратуры», кл. 7 Н05К 7/20.
Устройство для охлаждения тепловыделяющего элемента радиоэлектронной аппаратуры, содержащее полую тонкостенную металлическую емкость для размещения охлаждаемых радиоэлементов, разделенную на отсеки параллельно плоскости установки охлаждаемых радиоэлементов, заполненные плавящимися наполнителями с различными температурами плавления и расположенные в порядке возрастания температур плавления их плавящихся наполнителей в направлении к плоскости установки охлаждаемых радиоэлементов, отличающееся тем, что на границе двух отсеков с наполнителями с разными температурами плавления расположены параллельно плоскости размещения охлаждаемых радиоэлементов испарительные части тепловых труб с обеспечением теплового контакта с наполнителями, а зоны конденсации тепловых труб ориентированы перпендикулярно плоскости размещения охлаждаемых радиоэлементов вдоль двух противоположных боковых поверхностей тонкостенной металлической емкости.
