Шафа для радіоелектронної апаратури

Шафа для радіоелектронної апаратури, що містить корпус, розділений горизонтальними перегородками на поверхи, на яких розміщаються ЗНІМНІ електричні блоки з теплонавантаженими елементами, і систему охолодження на основі абсорбційно-дифузійної холодильної машини, що включає перекачувальний термосифон із джерелом теплової енергії і випарник, яка відрізняється тим, що в міжповерхових перегородках виконані канали, у яких установлені випарні ділянки теплових труб, а конденсаційні ділянки теплових труб закріплені за допомогою рознімних з'єднань на внутрішньому боці стінки шафи і мають тепловий зв'язок з випарником, що цілком розташований у герметичному теплоізоляційному блоці, причому блок з випарником кріпиться на зовнішньому боці стінки шафи за допомогою рознімних з'єднань, при цьому перекачувальний термосифон має автономне джерело теплової енергії Винахід відноситься до конструювання радіоелектронної апаратури, зокрема, до пристроїв охолодження радіоелектронної апаратури (PEA) Відомий радіоелектронний блок із системою охолодження на базі газової холодильної машини [1] Система охолодження дозволяє забезпечити тепловідведення від елементів на рівні нижче температури охолоджуваного середовища, однак робота и неекономічна (низький ККД газового холодильного циклу) і вносить перешкоди в роботу PEA (електродвигун) Відома шафа для PEA [2 - прототип], що містить корпус, розділений горизонтальними перегородками на поверхи, на яких розміщаються ЗНІМНІ електричні блоки з теплонавантаженими елементами, і систему охолодження на основі абсорбційно-дифузійної холодильної машини (АДХМ), що включає перекачувальний термосифон із джерелом теплової енергії і випарник Джерелом теплової енергії АДХМ є тепловиділяючі елементи PEA, наприклад, напівпровідники Робота АДХМ не робить шкідливого впливу на роботу PEA, а тепловий коефіцієнт АДХМ вище, ніж у газової холодильної машини в 3-5 разів Разом з тим пристрій-прототип має ряд наступних недоліків 1 Випарник АДХМ установлений у внутрішньому об'ємі шафи PEA По-перше, це вимагає додаткових заходів щодо герметизації входу випарника в шафу По-друге, холодильна потужність випарника АДХМ прямо пропорційна величині теплообмінної поверхні випарника [3] Збільшення поверхні випарника приводить до збільшення його об'єму, що, у кінцевому рахунку, зменшує корисний об'єм для PEA По-третє, на поверхні випарника АДХМ може випадати роса, тому поверхня повинна бути оцинкована, а ця операція екологічно небезпечна 2 Використання для роботи перекачувального термосифона (ПТС) джерела тепла на основі напівпровідникових приладів Режим роботи електроустаткування носить нестаціонарний характер, у зв'язку з чим буде забезпечений нестаціонарний режим роботи АДХМ З врахуванням того, що вихід на режим АДХМ відбувається не менш, ніж за 1,5-2 години, це приведе до істотного порушення працездатності АДХМ Тут же необхідно відзначити, що режимні параметри для нормальної роботи АДХМ при температурі навколишнього повітря 32°С складають [4] -тиск у системі - 21 бар, -масова концентрація слабкого водоаміачного розчину на виході з ПТС - 0,15кг/кг, -температура паротворення в ПТС АДХМ ю 47754 165 175°C Таким чином, для забезпечення нормального функціонування пристрою-прототипу необхідно, щоб робоча температура тепловиділяючої PEA (напівпровідникових приладів) була не нижче 165 175°С Відомо /5/, що зазначений рівень температур для роботи елементів PEA неприйнятний Цей факт також варто віднести до недоліків пристроюпрототипу В основу винаходу поставлена задача створення шафи PEA, у якому високі експлуатаційні характеристики забезпечуються використанням випарно-конденсаційної системи відводу тепла на основі теплових труб і АДХМ з автономним джерелом теплової енергії, винесеної за межі шафи, а за рахунок цього вирівнюється, знижується і стабілізується рівень температур елементів PEA, підвищується ремонтопридатність конструкції Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в міжповерхових перегородках виконані канали, у яких встановлені випарні ділянки теплових труб (ТТ), а конденсаційні ділянки ТТ закріплені за допомогою рознімних з'єднань на внутрішньому боці стінки шафи і мають тепловий зв'язок з випарником АДХМ, що повністю розташований у герметичному теплоізоляційному блоці, причому блок з випарником кріпиться на зовнішньому боці стінки шафи за допомогою рознімних з'єднань, при цьому ПТС АДАМ має автономне джерело теплової енергії Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю істотних ознак винаходу, що заявляється, і технічним результатам, що досягаються, у якості якого виступає вирівнювання, зниження і стабілізація рівня температур елементів PEA і підвищення ремонтопридатності конструкції шафи PEA, полягає в наступному Ознака "у міжповерхових перегородках виконані канали, у яких встановлені випарні ділянки ТТ, а конденсаційні ділянки ТТ закріплені за допомогою рознімних з'єднань на внутрішньому боці стінки шафи " вказує на спосіб відводу тепла від тепловиділяючих елементів PEA - за допомогою випарно-конденсаційного циклу, реалізованого в ТТ Робота ТТ характеризується мінімальною різницею температур у зонах відводу і підведення тепла 161, тому їхнє застосування в системі охолодження дозволяє вирівняти поле температур елементів PEA Ознака " конденсаційні ділянки ТТ мають тепловий зв'язок з випарником (АДХМ) , при цьому ПТС АДХМ має автономне джерело теплової енергії" вказує на спосіб відводу і перетворення енергії - за рахунок реалізації циклу автономної АДХМ По-перше, це дозволяє знизити і стабілізувати рівень температур об'єктів охолодження (елементів PEA) шляхом забезпечення необхідного режиму роботи джерела тепловідведення (АДХМ) У свою чергу, необхідні режими роботи АДХМ забезпечуються за рахунок автономних джерел теплової енергії Ознака "(випарник АДХМ) цілком розташо ваний у герметичному теплоізоляційному блоці, причому блок з випарником кріпиться на зовнішньому боці стінки шафи за допомогою рознімних з'єднань" указує на високу ремонтопридатність конструкції, що заявляється Розташування випарника АДХМ у спеціальному теплоізольованому блоці практично запобігає тепловому впливу навколишнього середовища, тобто весь зроблений холод використовується для забезпечення теплових режимів елементів PEA На фіг 1 приведений загальний вид шафи PEA На фіг 2 схема шафи для PEA (вид попереду) з АДХМ на бічній СТІНЦІ На фіг 3 приведена шафа для PEA (вид збоку) На фіг 4 - випарник АДХМ у теплоізольованому блоці На фіг 5 - розріз А-А випарника АДХМ На фіг 6 приведена схема кріплення випарника АДХМ Шафа для PEA містить корпус 1, розділений горизонтальними перегородками 2 поярусно на поверхи 3 На поверхах розміщені ЗНІМНІ електричні блоки 4 На бічній СТІНЦІ 5 корпуса 1 встановлена і закріплена за допомогою рознімних з'єднань АДХМ, що містить випарник 6, конденсатор 7, дефлегматор 8, абсорбер 9, бачок абсорбера 10 і ПТС, покритий теплоізоляційним кожухом 11 У каналах міжповерхових перегородок розташовані випарні ділянки ТТ Конденсаційні ділянки ТТ 13 проходять уздовж бічної стінки 5 шафи з внутрішньої сторони Кріплення конденсаційних ділянок ТТ 13 до бічної стінки 5 шафи здійснюється в зоні розташування випарника АДХМ 14 Чим нижче розташований поверх, тим довша конденсаційна ділянка ТТ 13 Випарник АДХМ виконаний у виді трьохпоточного теплообмінника змієвикової форми і розташований у вертикальній площині Випарник містить 3 канали ЗОВНІШНІЙ (безпосередньо випарник) 15, внутрішній 16 (канал очищеної парогазової суміші) і канал рідкого аміаку 17 Випарник цілком розташований у герметичному теплоізоляційному блоці 18 ЗОВНІШНІ СТІНКИ блоку виконані з пластику, а стінка 19, що контактує з бічною стінкою шафи, виконана з високотеплопровідного матеріалу, наприклад, алюмінію Кріплення випарника 15 до стінки 19 здійснюється хомутами 20 У міжконтактному зазорі 21 розташовують теплопровідну пасту чи стиснутий високопористий ніздрюватий матеріал з високою структурною теплопровідністю (мідь), просочений теплопровідною пастою, наприклад, КПТ-8 Розглянемо роботу шафи для PEA на конкретному прикладі У якості АДХМ використовується агрегат АШ160 виробництва Васильківського заводу холодильників Теплоносій ТТ - вода, корпус ТТ виконаний з нержавіючої сталі При роботі елементів PEA працює і джерело теплової потужності ПТС АДХМ При цьому реалізується холодильний цикл 3 водоаміачної суміші випарюється переважно аміак, що надходить у дефлегматор 8, а слабкий (очищений від аміаку) 47754 розчин - на вхід абсорбера 9 У дефлегматорі 8 відбувається відділення пари води й очищена пара аміаку надходять у конденсатор 7, де скраплюються і стікають по каналі 17 на вхід випарника 15 У процесі течи відбувається переохолодження рідкого аміаку У міжтрубном просторі випарника відбувається випаровування рідкого аміаку в парогазове середовище (ПГС) при низькому парціальному тиску (0,9 1,0 бар) У цьому випадку досягаються температури мінус 27 мінус 30°С Насичена аміаком ПГС за рахунок більшої ЩІЛЬНОСТІ опускається в бачок абсорбера 10 і далі надходить на вхід змієвикового абсорбера 9 В абсорбері в режимі протитоку відбувається поглинання слабким водоаміачним розчином пари аміаку з ПГС Очищена від пари аміаку ПГС по каналі 16 надходить на вхід випарника, а насичений аміаком водоаміачний розчин - на вхід ПТС, і цикл повторюється При русі очищеної ПГС по каналі 16 здійснюється її переохолодження Переохолодження аміаку в каналі 17 і ПГС у каналі 16 приводить до зниження рівня температур охолодження і росту холодильної потужності При роботі елементів PEA виділяється теплова енергія, що передається в повітряне середовище чи безпосередньо міжповерховим перегородкам 2 У цьому випадку у випарних ділянках ТТ 12 відбувається генерація пари теплоносія - води Водяні пари надходять у зону конденсації ТТ 13, де скраплюються з відводом теплоти паротворення до випарника За рахунок роботи ТТ у випарно-конденсаційному циклі досягається висока ізотермічність елементів PEA Таким чином, забезпечуються високі експлуатаційні характеристики роботи шафи з PEA Проведені в рамках дисертаційної роботи Василіва О Б 111 дослідження показали, що АДХМ типу АШ-160 виробництва Васильківського заводу холодильників забезпечує рівень температур мінус 20 мінус 18°С при тепловому навантаженні на низькотемпературну (початкову) ділянка випарника 10 12 Вт і одночасно - температуру 0 5°С при тепловому навантаженні на середню ділянку 12 14 Вт У цих дослідах у міжконтактних зазорах 21 знаходився стиснутий мідний высокопористий чарунковий матеріал, просочений пастою КПТ-8 Величина ефективної теплопровідності зазору складала 8,3 8,5 Вт/(мК) Це особливо важливо тому, що забезпечувався контакт плоскої поверхні 19 із трубкою 15 діаметром 32мм Список використаних джерел 1 А с СССР N 488046, МКИ F 25 В 9/00, 1974, 31 01 74 2 А с СССР N 651510, МКИ Н 05 К 7/20,1979, Б И N 9 - прототип 3 Титлов А С Методика расчета утилизаторов низко потенциального тепла на основе диффузионных холодильных труб -Деп в УкрНИИНТИ 24 10 89, Ы2262-Ук-89 4 Лепаев Д А Ремонт бытовых холодильников Справочник -М Легпромиздат, 1989 5 Дульнев Г И Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре -М Высшая школа 1994 6 Чи С Тепловые трубы Теория и практика М Машиностроение, 1981 7 Васылив О Б Оптимизация режимов работы аппаратов функционального различного назначения с АДХМ Дис канд техн наук 05 04 03 -Одесса, 1998 ФІГ. 1 47754 Фіг. 2 Фіг. З 47754 Фіг. 4 Фіг. 5 Фіг. 6 10 11 47754 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 12