Теплообмінник-радіатор

Теплообмінник - радіатор, що містить теплопровідну основу із закріпленими на ній з тепловим контактом капілярно-пористими ребрами і патрубками для подачі або відводу повітря, який відрізняється тим, що установлені по нормалі ребра замкнені по периметру розташування, при цьому кожний патрубок встановлено з можливістю переміщення його по ЗОВНІШНІЙ або внутрішній СТІНЦІ ребра та фіксування в заданій позиції Винахід відноситься до галузі теплотехніки, зокрема до пристроїв теплового регулювання теплонавантажених елементів радіоелектроніки Відомо пристрій для охолодження, одним з конструктивних елементів якого є капілярнопориста структура, яка виконує роль розвиненої поверхні у конвективному теплообмінні (А с № 198590, H01J23/027, H01J23/033 від 06 02 84 Коллектор СВЧ- прибора) При продуванні такої поверхні ефективність конвективного теплообміну спостерігається тільки на початку капілярнопористої поверхні, що обумовлено зростанням гідравлічного опору Окрім того, конструкція теплообмінної поверхні з капілярно-пористого матеріалу, яка розташована на ЗОВНІШНІЙ поверхні корпусу теплової труби, не забезпечує можливість теплового регулювання з огляду на високий гідравлічний опір в такому конструктивному рішенні ВІДНО, І максимальний гідравлічний опір, що зменшує проходження маси охолоджуючого повітря в цій частині , а ВІДПОВІДНО, І ефективність Конструкція радіатора не передбачає регулювання теплового режиму електронного елемента шляхом регулювання площі конвективної поверхні тепловіддачі (радіатор з пучками) Працездатність такого радіатора обмежується умовами природної конвекції За прототип технічної пропозиції слід вважати конструкцію радіатора для охолодження радіоелементів (А с № 1725423, Н05К7/20, Б и № 13, 07 04 92), в якому між основою і кришкою розташовані паралельно одне одному ребра (з капілярно-пористого матеріалу), що утворюють замкнені канали із колекторними подачею і відводом охолоджуючого повітря Для реалізації цієї схеми передбачені непроникнені гідравлічні заглушки, вставлені поперемінно на торцях каналів, які виходять в колектори Повітря в цьому радіаторі через колектор подається у відкриті канали і фільтрується через пори, нагрітих від основи ребер, в канали, що гідравлічне з'єднані з колектором відводу повітря Недоліком цього радіатора з фіксованою поверхнею теплообміну є те, що він тільки охолоджує теплонавантажені елементи, які розташовані на теплопровідній основі радіатора, і не може забезпечувати їх ізотермічності при наявності елементів з різною потужністю Відомо радіатор для охолодження напівпровідникових приладів з суцільними пучками гнучких проволок, розташованих довколо площадкиоснови у вигляді стакану складної конструкції, до якого механічно притискаються частиною довжини усі пучки проволок (А с № 1444975, Н05К7/20, H01L23/34, Б и № 46, 15 12 88 - Радиатор для охлаждения полупроводниковых приборов) Суттєвим недоліком такої конструкції слід вважати неравномірну гідравлічну ЩІЛЬНІСТЬ В пучку Так, на межі контакту пучка з основою, де теплове навантаження максимальне, спостерігається, ВІДПО В основу винаходу поставлено задачу удоско ю (О ю налити теплообмшник-радіатор шляхом встановлення патрубків з можливістю простого переміщення їх відносно стінок капілярно-пористих ребер, що забезпечує, крім охолодження, ще й регулювання теплових режимів елементів за рахунок зміни активної конвективної площі розвиненої поверхні теплообміну Поставлена задача виконується тим, що в теплообміннику-радіаторі, що містить теплопровідну основу з закріпленими на ній з тепловим контактом капілярно-пористими ребрами і патрубками для подачі або відводу повітря, новим є те, що установлені по нормалі ребра замкнені по периметру розташування, при цьому кожний патрубок встановлено з можливістю переміщення його по ЗОВНІШНІЙ або внутрішній СТІНЦІ ребра та фіксування в заданій позиції Така конструкція теплообмінника-радіатора забезпечує можливість регулювання теплового режиму радіоелементів На кресленні відображено схему пропонуємої конструкції теплообмінника-радіатора в аксонометричному вигляді для умов "відсмоктування" (фиг 1) і "нагнітання" (фіг 2) охолоджуючого повітря Запропонована конструкція включає площинну теплопровідну основу 1, до якої з надійним тепловим контактом з одного (або з двох) боків приєднуються тепловиділяючі елементи 2 і замкнені по периметру ребра 3 із капілярно-пористого матеріалу, наприклад спеченого волокна, і ВІДПОВІДНОЮ каркасною теплопровідністю 3 відкритого торця ребра 3 з його боковою поверхнею контактує патрубок 4, відстань розташування торця 5 якого по висоті ребра може мінятись і фіксуватись в заданій позиції, наприклад, за рахунок еластичності патрубка і перепаду гідравлічного тиску, торець патрубка притискається до зовнішньої стінки ребра при "відсмоктуванні" (фіг 1) або до внутрішньої стінки при "нагнітанні" охолоджуючого повітря (фіг 2) та фіксується в заданій позиції Працює теплообмшник-радіатор наступним чином Тепловий потік від теплонавантажених елементів 2 через тепловий контакт передається в теплопровідну основу 1 і доходить до з'єднаного з нею торця ребра 3 Далі тепло розповсюджується 45659 в капілярно-пористій структурі ребра 3 за рахунок каркасної теплопровідності і його температура починає змінюватись по висоті у ВІДПОВІДНОСТІ З каркасною теплопровідністю пористого матеріалу ребра 3 і величини ЩІЛЬНОСТІ теплового потоку, що підводиться в площину його з'єднання з основою 1 Передбачене одночасне включення вентилятора (на нагнітання або на відсмоктування) викликає рух повітря в патрубку 4, а також збільшення або зменшення тиску, в наслідок чого, частина патрубка притискається до одної із сторін ребра і повітря починає "фільтруватись" через капілярно-пористу структуру, інтенсивно відбираючи (від ребра) тепло за рахунок високих коефіцієнтів тепловіддачі і площі розвиненої поверхні Разом з тим, розповсюдженим випадком є наявність тепловиділяючих джерел (елементів) з різною потужністю, але об'єднані на одній основі 1 При цьому, цілком природньо, виникає вимога щодо ізотермічності цих елементів В цьому випадку не змінюючи і не втручаючись в параметри і термічний опір контактів елементів, або перерозподіл повітряних потоків, можливо шляхом переміщення торця 5 патрубка 4 збільшити або зменшити активну висоту ребра, що продувається повітрям Оскільки розвинена поверхня ребра 3 (за рахунок капілярів і пор) у порівнянні з поверхнею його контакту з основою 1, перевищує по площі у 20 ЗО разів, створюються умови для досить точного регулювання величини активної поверхні ребра, що, в свою чергу, приведе до зменшення або збільшення температури в площині контакту основи 1 та ребра 3 і, ВІДПОВІДНО, температури в елементі Розвинена поверхня теплообміну і високі величини коефіцієнтів тепловіддачі сприяють інтенсивному теплообміну в цій конструкції, а в поєднанні з можливістю нескладного регулювання додає переваг такому теплообміннику перед існуючими До цього слід додати, що теплообмінник з капілярно-пористими поверхнями для конвективного охолодження (нагріву) повітрям, завдяки високим коефіцієнтам тепловіддачі значно розширює межі його використання в областях, де традиційно впроваджуються рідинні теплообмінники, вартість і експлуатаційні складності яких набагато перевищують повітряні системи теплового регулювання ФІГ Фігі 2 45659 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71