13.4, Тепловые режимы РЭА с воздушным охлаждением I

0 в

Вентилят.ор ПЦ

/ЙУ (ffu0 cffepxff)

средняя температура воздуха на выходе из РЭА (для аппаратов с ПВ) и средняя температура воздуха на выходе из НЗ и на входе в теплообменник бвых*.

Предельно допустимую температуру для проектируемой РЭА необходимо определить заранее на основании анализа предельно допустимых температур элементов данной РЭА или требований по надеи<ности. В ТУ на каждый элемент указывается предельно допустимая температура либо его поверхности (6уя п), либо окружающего элемент воздуха (Оувдоп)- В результате анализа предельно допустимых температур всех применяемых в данной РЭА элементов выделяется их наименьшее значение, которое затем принимается в качестве предельно допустимого для РЭА.

Таким образом, предельно допустимые температуры и перегревы следующие:

6а доп = {6 допутЩ 6 доп =

- {6j вдои}т1п, доп = {б доп}т1п>

доп = {вЕдоп) mln РЭА с шасси

6оадоп = {0,-доп}т1п. бцвдоп = {67 в доп}т1п.

0 jflon = {; доп)т1п. бовдос = = 1©;вдоп)т1п РЭА КК

Символ min обозначает, что из множества значений параметра выбрано наименьшее.

При решении теплофизических задач по обеспечению теплового режима и выбору способа охлаждения РЭА должны соблюдаться следующие условия:

3 ва доп нли Ов < Ов доп

(13.61)

для РЭА с шасси,

0 а < 3 доп или #о в < Оо в доп

(13.62)

* Эти параметры получают в результате расчета теплового режима РЭА при выборе способа охлаждения и затем сравнивают их с предельно допустимыми значениями.

для РЭА К К.

Решение этих задач может быть проведена с одновременной оценкой перегревов отдельных элементов 0-или перегревов воздуха &] в. При этом условие нормального теплового режима рассматриваемого /-го элемента в РЭА формулируется следующим образом:

Oj < &} доп ил.ч О,в < OjB дои-

(13.63)

Для РЭА КК проверка условия (13.63) производится для элементов, расположенных на центральных платах.

С учетом среднего квадратичного отклонения перегрева погрешности расчета о [Орасч! или ошибки измерения в процессе эксперимента о [ - зм! условия (13.61) - (13.63) могут быть записаны следующим образом:

Орасч+ о [Ораоч! < Одоп или

0изм+О.[0изм1 < Одоп

Анализ результатов расчетов и экспериментов разнообразных вариантов РЭА с различными геометрическими и теплофизическими данными показал, что введение в число тепловых параметров удельных величин позволяет связать их с перегревами с учетом способа охлаждения. Такие удельные величины для РЭА с шасси следующие:

удельный тепловой поток с единицы поверхности эквивалентной НЗ [10]

% = Ф/5з. (13.64)

5з = 2/3 (2/К +4Кзап kJ/2); (13.65)

удельный объемный расход охлаждающего воздуха (на 1 кВт рассеиваемой в РЭА мощности)

g = Gp.l03/O [мЗ/(ч-кВт)]. (13.66)

При самых различных значениях исходных параметров вычисленные перегревы располагаются в доволь-

но узкой полосе в системе координат <7з и -ftg (или ©в), что показано на рис. 13.31). Представленные зависимости соответствуют наиболее вероятным значениям перегревов, т. е. являются функциями М W = = / (9з). где М [О] - математическое ожидание перегрева. Для аппаратов с принудительной конвекцией положение функций М W = f (<7з) на диаграммах зависит еше и от значения g, при котором определялись эти зависимости.

Для РЭА с ПВ или ПЦТ зависимости М ~ f (<7з) построены для случаев (рис. 13.31), когда перегрев воздуха на входе в отсеки РЭА по отношению к среде отсутствует (вх = бвх - бс = 0). Если Овх Ф Ф О, следует воспользоваться рис. 13.32, при этом

Двз = ея-ввх, Дбоых=ввых -бвх-

(13.67)

Большинство значений перегревов & располагаются в зоне М [Ь] ± о [&] (рис. 13.31). Для РЭА с ЕК и ЕВ эта зона показана на рисунке. Значение о [О] для любого из рассмотренных способов охлаждения определяется следующим образом:

для ЕК о Ш = 0,055 (%) о Ш = 0,65 (з) ; для ЕВ а [ Оз] = 0,05 (qf-,

0[Ов] == 0,14 (<7з) = 5;

для пв или ПЦТ о [0з1 = (50 --+-0,085qs)g-0-\ о [ад =(16 + + 0,05<7з) gU -

для ПЦ о [з] = (12 + 0,035 X

X <73)g -

] = (4 + 0,035 X

X 93) g -

Для РЭА КК используются следующие удельные параметры;

удельный тепловой поток с единицы поверхности эквивалентной НЗ плат

9зп = Фп/5зп [Bt/mI, (13.68)

S3n = 2Sn+4(K3aafc + fcn)Sy2,

(13.69)

5ц и Ьп - площадь платы (с одной стороны), м2; и ее толщина, м;

- удельный объемный расход охлаждающего воздуха, определяемый формулой (13.66):

- удельный объем, приходящийся на одну плату.

V = V/m [мЗ].

(13.70)

Для РЭА с ЕК установлена связь между перегревами центральных плат, величиной Vn и мощностью плат Фп. На рис. 13.33 представлены кривые наиболее вероятных перегревов (математических ох<иданий) MlOoal. WIOobI в зависимости от Va и Фц. Большинство значений перегревов располагается в зоне Mm±aW. На рис. 13.34 приведены зависимости средних квадратичных отклонений о [&] = = / (Уп. Фп).

в РЭА с ЕВ тепловой режим в значительной мере определяется сечением перфорационных отверстий в крышке и дне кожуха, которые можно учесть, введя параметр С :

оа)ЕК-

(13.71)

Вид зависимости параметра Сц от коэффициента перфорации Кпер = = Sgx/Sfl показан на рис. 13.35. При этом Sbx - площадь отверстий в дне кожуха для входа охлаждающего воздуха, 5д - площадь дна аппарата. При наиболее вероятных значениях Кцер = 0.05 0,1 параметр Сп = 0,8 ... 0,65.

Тепловой режим РЭА с ПВ оценивается с использованием графиков М1Щ=[ (gv, <7зп) (рис. 13.36), аналогичных рис. 13.32. Значения средних квадратичных отклонений перегревов определяются на рис. 13.37.

1редставленные зависимости справедливы для РЭА со следующими параметрами:

I - 10-3 мз < I/ < 100 10-3 м , 0,2 < Ко < 1,3, 10 Вт < Ф 800 Вт, 0.1 < Кзап 0,7, 10 мЗ/ч < < G < 200 мз/ч р = ЮГкПа, вр = = + 333 К, (+ 60° С) Косн = I для РЭА с шасси;

1 . Ю-з мз < I/ < 5 10-3 мз, 0,4 < Ко < 1,4, I Вт <Фп< 16 Вт, 3 < /и < 50, 0,1 мЗ/ч < Овп<10 мЗ/ч, р = 101 кПа, бс = 333 К; /Сосн = 1 для РЭА К К.