Введение
1. Состояние проблемы обеспечения тепловых режимов электронных приборов и устройств 24
1.1. Влияние теплового режима на надежность и параметры приборов 24
1.2. Основные виды теплопередачи, используемые в системах охлаждения электронных приборов и устройств 27
1.2.1. Передача тепла излучением 28
1.2.2. Передача тепла теплопроводностью 29
1.2.3. Передача тепла конвекцией 31
1.3. Системы жидкостного охлаждения 39
1.3.1. Устройство и принцип работы жидкостных систем 39
1.3.2. Пути повышения эффективности жидкостного охлаждения 42
1.3.3. Проблема отложений 43
1.4. Использование тепловых труб в системах охлаждения электронных приборов 44
1.5 Проблема интенсификации теплообмена с окружающей средой 46
1.6. Постановка задачи 47
2. Системы охлаждения электронных приборов с те- плопередающим трактом на основе жидкостной магистрали 49
2.1. Выбор теплоносителя промежуточного контура : 49
2.2. Температурная диаграмма процесса охлаждения приборов, полный температурный напор в системе, нижняя граница массовых расходов теплоносителей 51
2.3. Элементы гидромеханики, затраты мощности на перемещение теплоносителя ; 53
2.3.1 Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости... 53
2.3.2 Гидравлические потери в системе 55
2.3.3 Затраты мощности на перемещение теплоносителя 60
2.4. Основные элементы индивидуальных систем охлаждения приборов 60
2.4.1. Нагнетатели 61
2.4.2. Расширительный резервуар 67
2.4.3. Стабилизатор потока 67
2.4.4. Арматура контура 70
2.4.5. Промежуточные теплообменники 71
2.5. Основные положения теплового расчета теплообменников 74
2.6. Общие замечания по выбору геометрии каналов теплообменника 76
2.7. Оценка граничных условий в каналах реальных теплообменников 80
2.8. Исследование условий теплообмена в плоских каналах большой протяженности 84
2.8.1. Конструкция экспериментальных макетов 84
2.8.2. Схема экспериментальной установки 85
2.8.3. Исследование теплоотдачи при ламинарном режиме течения 87
2.8.4. Исследование теплоотдачи при переходном режиме течения 91
2.9. Влияние толщины стенки на условия теплоотдачи и проницаемость каналов 95
2.10. Интенсификация теплообмена в каналах при ламинарном режиме течения 101
2.10.1. Конструкция экспериментальных макетов с поверхностью в виде системы стержневых смещенных ребер 102
2.10.2 Анализ экспериментальных результатов 103
2.11. Расчет и проектирование систем 107
2.11.1. Параметр теплопередачи системы 107
2.11.2. Форма представления теплофизических свойств теплоносителя 108
2.11.3. Зависимость параметра теплопередачи в рубашке охлаждения прибора от мощности нагнетателя 109
2.11.4. Средняя температура теплоносителя промежуточного контура 112
2.11.5. Средняя температура теплоносителя внешнего контура системы 113
2.11.6. Средний температурный напор в теплообменнике 114
2.11.7. Среднелогарифмический температурный напор 114
2.11.8. Зависимость параметра теплопередачи в каналах теплообменника от критерия Рейнольдса 115
2.11.9. Критерий качества теплоносителя внутреннего контура 118
2.11.10. Длина каналов теплообменника 118
2.11.11. Эквивалентный диаметр каналов 119
2.11.12. Оптимизация систем охлаждения по массе 119
2.11.13. Оптимальное значение критерия Рейнольдса во внутреннем контуре теплообменника 122
2.11.14. Значение критерия Рейнольдса во внешнем контуре теплообменника 122
2.11.15. Методика расчета оптимизированных по массе систем 123
2.12. Выводы 126
3. Высокоэффективные тепловые трубы индивидуальных систем охлаждения электронных приборов и устройств 131
3.1. Основные принципы конструирования тепловых труб большой протяженности 131
3.1.1. Выбор рабочей жидкости 131
3.1.2. Корпус тепловой трубы 135
3.1.3 Капиллярная структура 136
3.2. Разработка гибкой артериальной структуры 140
3.2.1. Конструкция гибкой артерии 141
3.2.2. Исследование осевой проницаемости 142
3.2.3. Исследование радиальной проницаемости 148
3.2.4. Исследование капиллярных характеристик 151
3.2.5. Проектирование гибких артерий 157
3.3. Конструирование артериальных тепловых труб 160
3.3.1. Артериальные тепловые трубы с раздающей капиллярной структурой на основе сеточных полотен 161
3.3.2. Артериальные тепловые трубы с раздающей капиллярной структурой, выполненной методом электроискровой обработки 164
3.3.3. Артериальные тепловые трубы с раздающей капиллярной структурой, выполненной методом порошковой металлургии 168
3.3.4. Артериальные термосифоны 174
3.4. Технология изготовления тепловых труб 182
3.4.1. Изготовление корпуса 182
3.4.2. Изготовление раздающей капиллярной структуры 184
3.4.3. Технология изготовления артерий 187
3.4.4. Заполнение тепловых труб теплоносителем 189
3.5. Исследование параметров артериальных тепловых труб 190
3.6. Выводы 195
4. Интенсификация теплообмена с окружающей средой 198
4.1. Оптимизация условий теплоотдачи кольцевого ребра 198
4.2. Охлаждение электронных приборов естественной конвекцией . 203
4.2.1. Сброс тепла с помощью массивных конструкционных элементов 204
4.2.2. Сброс тепла с помощью воздушного радиатора 206
4.3. Охлаждение электронных приборов вынужденной конвекцией 211
4.3.1. Воздушный теплообменник с пластинчатым оребре- нием 211
4.3.2. Воздушный теплообменник со спирально-проволочным оребрением 215
4.4. Выводы 219
5. Обеспечение работоспособности приборов в условиях повышенной и изменяющейся температуры окружающей среды 221
5.1. Разработка термоэлектрических холодильников на базе унифицированных термоэлектрических батарей 221
5.1.1. Термоэлектрических холодильников на базе унифицированных термоэлектрических батарей типа «Селен» 222
5.1.2. Термоэлектрических холодильников на базе унифицированных термоэлектрических батарей типа «ТЭ-
МО» 227
5.2. Стабилизация теплового режима приборов малой и средней мощности в условиях изменяющейся температуры окружающей среды 231
5.3. Стабилизация теплового режима мощных электронных приборов и устройств 232
5.4. Выводы 237
6. Системы охлаждения газовых лазеров с жидкостным теплопередающим трактом 239
6.1. Стационарная система охлаждения ионного лазера с рассеиваемой тепловой мощностью 25 кВт 239
6.1.1. Конструкция активного элемента ионного лазера ЛГН-512 240
6.1.2. Результаты расчета и оптимизации системы охлаждения типа «жидкость - жидкость» 241
6.1.3. Конструкция жидкостного теплообменника 243
6.1.4. Система охлаждения типа «жидкость - жидкость» 245
6.2. Автономная система охлаждения ионного лазера с рассеиваемой тепловой мощностью 12,5 кВт 247
6.2.1. Конструкция активного элемента ионного лазера типа ЛГ-106 248
6.2.2. Результаты анализа теплового режима системы 248
6.2.3. Конструкция воздухоохлаждаемого теплообменника.. 251
6.2.4. Система охлаждения типа «жидкость - воздух» 253
6.3. Встроенная система охлаждения СОг-лазера с рассеиваемой мощностью 20 Вт 255
6.3.1. Устройство и принцип работы системы охлаждения с возвратно-поступательным режимом движения теплоносителя 256
6.3.2. Основные расчетные соотношения 257
6.3.3. Силовая характеристика нагнетателя 258
6.3.4. Импульсный источник питания 261
6.3.5. Условия теплообмена в жидкостной магистрали 262
6.3.6. Теплорассеивающий элемент 263
-76.3.7. СОг-лазер с встроенной системой охлаждения 265
6.4. Выводы 269
7. Системы охлаждения электронных приборов на основе артериальных тепловых труб 272
7.1. Система охлаждения импульсного водородного тиратрона 272
7.1.1. Тепловой режим оболочки прибора 272
7.1.2. Обеспечение теплового режима катодно-сеточного узла тиратрона с помощью установочной панели 274
7.1.3. Обеспечение теплового режима анодного узла тиратрона с помощью тепловой трубы 276
7.2. Система охлаждения СОг-лазера с возбуждением разрядом постоянного тока 278
7.2.1. Анализ существующей системы охлаждения 278
7.2.2. СОг-лазер с системой охлаждения на базе гибкой тепловой трубы 282
7.3. Система охлаждения С02-лазера с высокочастотным возбуждением 286
7.3.1. Анализ существующей системы охлаждения 286
7.3.2. Условия электрического согласования теплопере- дающего тракта с системой возбуждения лазера 289
7.3.3. Конструкция СОг-лазера с системой охлаждения на
базе цельнометаллических тепловых труб 293
7.4. Система охлаждения СВЧ-диода Ганна 295
7.4.1. Анализ теплового режима СВЧ-диода в условиях повышенной температуры окружающей среды 296
7.4.2. Термоэлектрическая система охлаждения СВЧ-диода Ганна с теплопередающим трактом на основе тепловой трубы 299
7.5. Выводы * 301
8. Применение высокоэффективных жидкостных теплообменников в энергоемких технологических процессах 303
8.1. Энергосберегающая технология проточного нагрева деиони- зованной воды для финишной промывки деталей высоковольтных герконов. 3 03
8.1.1. Анализ процесса нагрева воды по существующей технологии 304
-88.1.2. Анализ эффективности процесса нагрева воды по энергосберегающей технологии 306
8.1.3. Система быстрого нагрева воды в потоке по энергосберегающей технологии 308
8.1.4. Результаты испытаний 315
8.2. Энергосберегающая технология быстрого охлаждения парного молока в условиях летних ферм 316
8.2.1. Требования, предъявляемые к молоку при массовых заготовках 316
8.2.2. Состояние проблемы охлаждения молока 317
8.2.3. Показатель эффективности технологических процессов и оборудования 324
8.2.4. Принципы построения энергосберегающей технологии быстрого охлаждения молока в процессе его получения 337
8.2.5. Элементы подключения проточного охладителя к доильной установке 345
8.2.6. Фильтры механической очистки молока 350
8.2.7. Собственный гидростатический напор 351
8.2.8. Водопроводная магистраль 355
8.2.9. Скважина малой производительности 357
8.2.10. Общие замечания по выбору параметров молокоох- ладителей 358
8.2.11. Методика расчета молокоохладителей 363
8.2.12. Конструкции проточных молокоохладителей 364
8.2.13. Настройка и обслуживание молокоохладителей 370
8.2.14. Результаты испытаний 371
8.2.15. Перспективная разработка 371
8.3. Выводы 376
Заключение 380
Список литературы 387
Приложение 407
