Система обеспечения тепловых режимов радиоэлектронной аппаратуры
Владельцы патента RU 2307295:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" (RU)
Изобретение относится к системам охлаждения тепловыделяющей радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) и может быть использовано в радиолокации, радионавигации, приборостроении. Система обеспечения тепловых режимов (СОТР) РЭА содержит насосную установку, теплообменник, вентилятор охлаждения теплообменника, вентилятор циркуляционный, холодильную машину, трубопроводы контура жидкостного охлаждения и воздуховоды. Насосная установка, конденсатор холодильной машины, охлаждаемая мощная РЭА и теплообменник последовательно соединены трубопроводами в замкнутый контур жидкостного охлаждения. Теплообменник со своим вентилятором охлаждения соединен воздуховодами. Вентилятор циркуляционный, испаритель холодильной машины и охлаждаемая маломощная РЭА последовательно соединены воздуховодами в замкнутый контур воздушного охлаждения. Техническим результатом предлагаемой СОТР РЭА является повышение эффективности охлаждения разнотипных по рассеиваемой мощности устройств, а именно повышение ее производительности и надежности, снижение массогабаритных характеристик и расхода электроэнергии. 3 ил.
Изобретение относится к системам охлаждения тепловыделяющей радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) и может быть использовано в радиолокации, радионавигации, приборостроении.
Известны системы обеспечения тепловых режимов (СОТР) как с жидкостным, так и с воздушным охлаждением [1, 2].
Т.к. системы с жидкостным охлаждением (СЖО) обладают большей производительностью и экономичностью по сравнению с другими системами охлаждения при больших тепловыделениях РЭА, они применяются, главным образом, для охлаждения мощных устройств РЭА (например, передающих устройств).
Типовая СЖО состоит из насосной установки, теплообменника и вентилятора, охлаждающего теплообменник, причем насосная установка и теплообменник соединены трубопроводами с охлаждаемой мощной РЭА в замкнутый контур жидкостного охлаждения.
Для охлаждения маломощной РЭА обычно используются системы с принудительным воздушным охлаждением (СВО), которые более эффективны по массогабаритным показателям при небольших тепловыделениях РЭА.
Для обеспечения более эффективной работы СВО, особенно в летний период, в них встраиваются холодильные машины [3]. При этом конденсатор холодильной машины охлаждается наружным воздухом с помощью вентилятора.
Типовая СВО с холодильной машиной состоит из циркуляционного вентилятора, холодильной машины и вентилятора, охлаждающего конденсатор холодильной машины, причем циркуляционный вентилятор и испаритель холодильной машины вместе с охлаждаемой маломощной РЭА соединены воздуховодами в замкнутый контур.
Недостатком подобных СВО является громоздкость конденсаторов с воздушным охлаждением и значительные энергетические затраты на их охлаждение, особенно в летний период. Кроме того, в зимний период, при отрицательных наружных температурах, производительность и надежность холодильных машин снижается.
В современных РЛС часто одновременно используются и СЖО (для охлаждения передающих устройств) и СВО (для охлаждения аппаратуры обработки радиолокационной информации).
Техническим результатом предлагаемой СОТР РЭА является повышение эффективности охлаждения разнотипных по рассеиваемой мощности устройств, а именно повышение ее производительности и надежности, снижение массогабаритных характеристик и расхода электроэнергии.
Указанный результат достигается за счет применения комбинированной СОТР, содержащей СЖО и СВО, в которой конденсатор холодильной машины встроен в контур жидкостного охлаждения, а испаритель - в контур воздушного охлаждения.
На фиг.1, 2, 3 представлены упрощенные структурные схемы, соответственно, СЖО, СВО и предлагаемой СОТР РЭА со следующими обозначениями:
1 - насосная установка;
2 - теплообменник;
3 - вентилятор охлаждения теплообменника;
4 - мощная РЭА;
5 - вентилятор циркуляционный;
6 - испаритель;
7 - маломощная РЭА;
8 - холодильная машина;
9 - конденсатор;
10 - вентилятор охлаждения конденсатора;
11 - трубопроводы контура жидкостного охлаждения;
12 - воздуховоды.
Предлагаемая СОТР РЭА содержит насосную установку 1, теплообменник 2, вентилятор охлаждения теплообменника 3, вентилятор циркуляционный 5, холодильную машину 8, ее конденсатор 9 и испаритель 6, а также трубопроводы 11 контура жидкостного охлаждения и воздуховоды 12.
Насосная установка 1, конденсатор 9, охлаждаемая мощная РЭА 4 и теплообменник 2 последовательно соединены трубопроводами 11 в замкнутый контур жидкостного охлаждения, а вентилятор 3 соединен воздуховодами 12 с теплообменником 2.
Вентилятор циркуляционный 5, испаритель 6 и охлаждаемая маломощная РЭА 7 последовательно соединены воздуховодами 12 в замкнутый контур воздушного охлаждения.
Предлагаемая СОТР РЭА работает следующим образом.
При работе холодильной машины испаритель 6 охлаждается, а конденсатор 9 нагревается [3].
Маломощная РЭА 7 охлаждается циркулирующим в контуре воздушного охлаждения под воздействием циркуляционного вентилятора 5 воздухом, который охлаждается испарителем 6.
Мощная РЭА 4 и конденсатор 9 охлаждаются жидкостью, циркулирующей в контуре жидкостного охлаждения под воздействием насосной установки 1. Нагревшаяся жидкость, протекая через теплообменник 2, охлаждается потоком наружного воздуха с помощью вентилятора 3.
Учитывая, что конденсаторы с жидкостным охлаждением по массогабаритам в десятки раз меньше конденсаторов с воздушным охлаждением и отпадает необходимость в вентиляторе и воздуховодах для охлаждения конденсатора холодильной машины, в предлагаемой СОТР РЭА уменьшаются массогабаритные характеристики и энергопотребление, а производительность и надежность холодильной машины повышается, т.к. все ее составные части всегда работают при положительной окружающей температуре.
Таким образом, предлагаемая СОТР РЭА позволяет повысить эффективность охлаждения разнотипных по рассеиваемой мощности устройств РЭА.
Источники информации
1 Охлаждение электронного оборудования. А.Д. Краус.«Энергия», Ленинградское отделение, 1971.
2 Обеспечение тепловых режимов при конструировании РЭА. Л.П.Роткоп, Ю.Е.Спокойный, М.: Сов. Радио, 1976.
3 Холодильные машины. А.В.Бараненко и др., под общей редакцией Л.С.Тимофеевского. Издательство «Политехника», 1997.
Система обеспечения тепловых режимов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), содержащая насосную установку, теплообменник, вентилятор охлаждения теплообменника, вентилятор циркуляционный и холодильную машину, а также трубопроводы контура жидкостного охлаждения и воздуховоды, причем насосная установка, конденсатор холодильной машины, охлаждаемая мощная РЭА и теплообменник последовательно соединены трубопроводами в замкнутый контур жидкостного охлаждения, теплообменник со своим вентилятором охлаждения соединен воздуховодами, а вентилятор циркуляционный, испаритель холодильной машины и охлаждаемая маломощная РЭА последовательно соединены воздуховодами в замкнутый контур воздушного охлаждения.
