Шкаф для радиоэлектронной аппаратуры
Владельцы патента RU 2328842:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) (RU)
Изобретение относится к электротехнике, к радиоэлектронной аппаратуре, в частности к устройствам ее охлаждения. Корпус шкафа разделен горизонтальными перегородками на этажи, на которых размещены съемные электрические блоки с теплонагруженными элементами. На боковой стенке корпуса с внешней стороны закреплена абсорбционно-диффузионная холодильная машина, содержащая испаритель, конденсатор, дефлегматор, абсорбер, генератор. В межэтажных перегородках выполнены каналы, в которых установлены испарительные участки тепловых труб. Конденсационные участки тепловых труб закреплены при помощи разъемных соединений на внутренней стороне стенки корпуса шкафа и имеют тепловую связь с испарителем 6 абсорбционно-диффузионной холодильной машины. Испаритель расположен в теплоизолированном блоке, закрепленном на внешней стороне стенки шкафа при помощи разъемных соединений. Технический результат состоит в повышении ремонтопригодности шкафа без разрушения теплоизоляции его корпуса. 6 ил.
Изобретение относится к устройствам для радиоэлектронной аппаратуры, в частности к устройствам охлаждения радиоэлектронной аппаратуры (РЭА).
Известен радиоэлектронный блок с системой охлаждения на базе газовой холодильной машины [А.с. СССР N 488046, МКИ F25B 9/00, 1974]. Система охлаждения позволяет обеспечить теплоотвод от элементов на уровне ниже температуры охлаждающей среды, однако работа ее неэкономична (низкий КПД газового холодильного цикла), а электродвигатель вносит помехи в работу РЭА.
Известен шкаф для РЭА [А.с. СССР N 651510, МКИ Н05К 7/20, 1979], принятый за прототип, содержащий корпус, разделенный горизонтальными перегородками на этажи, на которых размещаются съемные электрические блоки с теплонагруженными элементами, и систему охлаждения на основе абсорбционно-диффузионной холодильной машины (АДХМ), включающей перекачивающий термосифон с источником тепловой энергии и испаритель.
Источником тепловой энергии АДХМ являются тепловыделяющие элементы РЭА, например полупроводники. Работа АДХМ не оказывает вредного воздействия на работу РЭА, а тепловой коэффициент АДХМ выше, чем у газовой холодильной машины в 3...5 раз.
Вместе с тем прототип имеет ряд существенных недостатков.
Установка испарителя АДХМ внутри шкафа для РЭА уменьшает его полезный объем и требует герметизации входа испарителя в шкаф. При изготовлении испарителя должна быть проведена экологически вредная операция его цинкования для нанесения антикоррозионного покрытия.
Кроме того, режим работы РЭА носит нестабильный характер, что вызывает нестабильный подвод тепла к АДХМ и, как следствие, невозможность обеспечить стабильную температуру внутри шкафа.
Задачей изобретения является обеспечение необходимого температурного режима для работы элементов РЭА и улучшение ремонтопригодности шкафа для РЭА в части замены вышедшей из строя АДХМ без разрушения теплоизоляции корпуса шкафа.
Поставленная задача достигается за счет того, что в известном шкафе для радиоэлектронной аппаратуры, содержащем корпус, разделенный горизонтальными перегородками на этажи, на которых размещены съемные электрические блоки с теплонагруженными элементами, и систему охлаждения на основе абсорбционно-диффузионной холодильной машины, согласно изобретению в межэтажных перегородках выполнены каналы, в которых установлены испарительные участки тепловых труб, а конденсационные участки тепловых труб закреплены при помощи разъемных соединений на внутренней стороне стенки шкафа и имеют тепловую связь с испарителем абсорбционно-диффузионной холодильной машины, который расположен в теплоизолированном блоке, причем блок с испарителем закреплен на внешней стороне стенки шкафа при помощи разъемных соединений.
Наличие указанных разъемных соединений повышает ремонтопригодность шкафа для РЭА, поскольку дает возможность заменить вышедшую из строя АДХМ без разрушения теплоизоляции шкафа
Расположение испарителя АДХМ в специальном теплоизолированном блоке предотвращает тепловое воздействие окружающей среды, т.е. практически весь произведенный холод используется для обеспечения тепловых режимов элементов РЭА.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 приведен общий вид шкафа для радиоэлектронной аппаратуры.
На фиг.2 представлен шкаф для РЭА (вид спереди) с АДХМ на боковой стенке.
На фиг.3 приведен шкаф для РЭА (вид сбоку).
На фиг.4 - испаритель АДХМ в теплоизолированном блоке.
На фиг.5 - разрез А-А испарителя АДХМ.
На фиг.6 приведена схема крепления испарителя АДХМ.
Шкаф для РЭА содержит корпус 1, разделенный горизонтальными перегородками 2 поярусно на этажи 3. На этажах размещены съемные электрические блоки 4. На боковой стенке 5 корпуса 1 закреплена при помощи разъемных соединений АДХМ, содержащая испаритель 6, конденсатор 7, дефлегматор 8, абсорбер 9, бачок абсорбера 10 и генератор 11, покрытый теплоизоляционным кожухом. В каналах межэтажных перегородок расположены испарительные участки 12 тепловой трубы (ТТ). Конденсационные участки 13 тепловой трубы проходят вдоль боковой стенки 5 шкафа с внутренней стороны. Крепление конденсационных участков 13 ТТ к боковой стенке 5 шкафа осуществляется в зоне 14 расположения испарителя АДХМ. Чем ниже расположен этаж, тем длиннее конденсационный участок 13 ТТ. Испаритель АДХМ выполнен в виде трехпоточного теплообменника змеевиковой формы и расположен в вертикальной плоскости. Испаритель содержит 3 канала - собственно испаритель 15, внутренний 16 (канал очищенной парогазовой смеси) и канал жидкого аммиака 17. Испаритель полностью расположен в герметичном теплоизоляционном блоке 18. Наружные стенки блока выполнены из пластика, а стенка 19, контактирующая с боковой стенкой шкафа, выполнена из высокотеплопроводного материала, например алюминия. Крепление собственно испарителя 15 к стенке 19 осуществляется хомутами 20. В межконтактном зазоре 21 располагают теплопроводную пасту или сжатый высокопористый ячеистый материал с высокой структурной теплопроводностью (медь), пропитанный теплопроводной пастой, например КПТ-8.
Рассмотрим работу шкафа для РЭА на конкретном примере. В качестве АДХМ используется агрегат АШ-160 производства Васильковского завода холодильников. Теплоноситель ТТ - вода, корпус ТТ выполнен из нержавеющей стали.
При работе элементов РЭА работает и источник тепловой мощности генератора АДХМ. При этом осуществляется реализация холодильного цикла. Из водоаммиачной смеси выпаривается преимущественно аммиак, который поступает в дефлегматор 8, а слабый (очищенный от аммиака) раствор - на вход абсорбера 9. В дефлегматоре 8 происходит отделение паров воды и очищенные пары аммиака поступают в конденсатор 7, где сжижаются и стекают по каналу жидкого аммиака 17 на вход собственно испарителя 15. В процессе течения происходит переохлаждение жидкого аммиака. В межтрубном пространстве испарителя происходит испарение жидкого аммиака в парогазовую среду (ПГС) при низком парциальном давлении (0,9...1,0 бар). В этом случае достигается температура минус (27...30°С). Насыщенная аммиаком ПГС за счет большей плотности опускается в бачок абсорбера 10 и далее поступает на вход змеевикового абсорбера 9. В абсорбере в режиме противотока происходит поглощение слабым водоаммиачным раствором паров аммиака из ПГС. Очищенная от паров аммиака ПГС по внутреннему каналу 16 поступает на вход испарителя, а насыщенный аммиаком водоаммиачный раствор - на вход генератора, и цикл повторяется.
При движении очищенной ПГС по внутреннему каналу 16 осуществляется ее переохлаждение. Переохлаждение аммиака в канале жидкого аммиака 17 и ПГС во внутреннем канале 16 приводит к снижению уровня температур охлаждения и росту холодильной мощности.
При работе элементов РЭА выделяется тепловая энергия, которая передается в воздушную среду или непосредственно межэтажным перегородкам 2. В этом случае в испарительных участках 12 ТТ происходит генерация паров теплоносителя - воды. Водяные пары поступают в конденсационные участки 13 ТТ, где сжижаются с отводом теплоты парообразования к испарителю.
За счет работы ТТ в испарительно-конденсационном цикле достигается высокая изотермичность элементов РЭА.
Таким образом, обеспечиваются высокие эксплуатационные характеристики работы шкафа для РЭА.
Проведенные исследования [Васильев О.Б. Оптимизация режимов работы аппаратов различного функционального назначения с АДХМ: Дис. канд. техн. наук: 05.04.03. - Одесса, 1998] показали, что АДХМ типа АШ-160 обеспечивает уровень температур минус (18...20°С) при тепловой нагрузке на низкотемпературный (начальный) участок испарителя 10...12 Вт и одновременно температуру 0...5°С при тепловой нагрузке на средний участок 12...14 Вт.
В этих испытаниях в межконтактных зазорах 21 находился сжатый медный высокопористый ячеистый материал, пропитанный пастой КПТ-8. Величина эффективной теплопроводности зазора составляла 8,3...8,5 Вт/(мК). Это особенно важно потому, что обеспечивался контакт плоской поверхности стенки 19 с собственно испарителем 15, выполненным в виде трубки диаметром 32 мм.
Ремонтопригодность шкафа для РЭА повышается за счет введения в конструкцию разъемных соединений для крепления теплоизолированного блока с испарителем АДХМ на внешней стороне стенки шкафа. Это позволяет заменять АДХМ без разрушения теплоизоляции шкафа для РЭА.
Шкаф для радиоэлектронной аппаратуры, содержащий корпус, разделенный горизонтальными перегородками на этажи, на которых размещены съемные электрические блоки с теплонагруженными элементами, и систему охлаждения на основе абсорбционно-диффузионной холодильной машины, отличающийся тем, что в межэтажных перегородках выполнены каналы, в которых установлены испарительные участки тепловых труб, а конденсационные участки тепловых труб закреплены при помощи разъемных соединений на внутренней стороне стенки шкафа и имеют тепловую связь с испарителем абсорбционно-диффузионной холодильной машины, который расположен в герметичном теплоизолированном блоке, причем блок с испарителем закреплен на внешней стороне стенки шкафа при помощи разъемных соединений.
