Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Холодильная и криогенная техника, системы кондиционирования

Диссертационная работа:

Евдулов Денис Викторович. Обеспечение тепловых режимов элементов радиоэлектронной аппаратуры с пространственным разделением термоэлектрического источника холода и объекта охлаждения : диссертация ... кандидата технических наук : 05.04.03 / Евдулов Денис Викторович; [Место защиты: Дагестан. гос. техн. ун-т].- Махачкала, 2009.- 138 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/2098

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 3

1. Современное состояние в области обеспечения тепловых режимов функционирования
элементов радиоэлектронной аппаратуры, перспективы использования для этих целей
термоэлектрического метода преобразования энергии 8

  1. Методы и средства охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры 8

  2. Перспективы использования термоэлектрического охлаждения для обеспечения тепловых режимов функционирования элементов радиоэлектронной аппаратуры 25

  3. Особенности обеспечения тепловых режимов функционирования элементов радиоэлектронной аппаратуры, удаленных от источника холода 34

  4. Постановка задач исследования 40

2. Теоретические исследования системы обеспечения тепловых режимов
функционирования элементов радиоэлектронной аппаратуры с пространственным
разделением термоэлектрического источника холода и объекта охлаждения 44

  1. Схемы теплового сопряжения термоэлектрического охлаждающего устройства на базе слоистой термоэлектрической батареи с элементами радиоэлектронной аппаратуры 44

  2. Расчет теплового поля и термомеханических напряжений слоистого термоэлемента 47

  3. Математическая модель системы обеспечения тепловых режимов элементов радиоэлекгронной аппаратуры на базе слоистых термоэлектрических батарей, в которой их сопряжение с тепловыделяющим элементом осуществляется за счет гибкого цельнометаллического теплопровода 65

  4. Математическая модель системы обеспечения тепловых режимов элементов радиоэлектронной аппаратуры на базе слоистых термоэлектрических батарей, в которой их сопряжение с тепловыделяющим элементом осуществляется за счет теплового

термосифона 75

Выводы 85

3. Экспериментальные исследования системы обеспечения тепловых режимов
функционирования элементов радиоэлектронной аппаратуры с пространственным
разделением термоэлектрического источника холода и объекта охлаждения 88

  1. Описание экспериментального стенда и методики проведения эксперимента 88

  2. Результаты экспериментальных исследований 92

  1. Результаты экспериментальных исследований 93

  2. Оценка погрешности измерений 1 106

Выводы 108

4. Конструкции устройств для обеспечения тепловых режимов функционирования
элементов радиоэлектронной аппаратуры с пространственным разделением
термоэлектрического источника холода и объекта охлаждения 110

  1. Устройства для охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры, выполненные на базе сильноточных термоэлектрических батарей слоистой конструкции, с цельнометаллическими теплопроводами 110

  2. Устройства для охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры, выполненные на базе сильноточных термоэлектрических батарей слоистой конструкции, с тепловыми термосифонами 117

Заключение 122

Литература 124

Введение к работе:

1. Актуальность проблемы. Развитие различных радиоэлектронных комплексов в последние десятилетия характеризуется включением в их состав теплона-груженных радиоэлектронных приборов. Постоянно расширяется диапазон изменения температуры среды, окружающей объект размещения прибора, усложняют-я и другие условия эксплуатации объектов, вместе с тем растут и требования к абильности характеристик комплексов. Работа многих теплонагруженных приоров должна проходить в условиях значительных внутренних и внешних тепло-ых воздействий, колебании температуры окружающей среды, а параметры приоров при этом должны оставаться в заданных пределах.

Продолжительной, устойчивой работы приборов удается добиться, лишь соз-ав им необходимые температурные условия. Как правило, температурные усло-ия работы теплонагруженных приборов обеспечиваются специальными система-и обеспечения температурных режимов работы (СОТР). Последние весьма раз-ообразны, сложны, могут иметь значительные габариты, массу, энергопотребле-ие.

В значительном числе случаев масса, габариты, надежность терморегули-ующих систем не всегда сравнимы с соответствующими показателями радио-лектронной аппаратуры (РЭА), особенно актуально это для микроминиатюрных стройств с высокими удельными тепловыми потоками. Решение задачи темпера-рной стабилизации такой аппаратуры в этом случае может быть получено за чет применения в качестве СОТР охлаждающих термоэлектрических устройств ТЭУ), оптимально сочетающихся с ней по важнейшим энергетическим и массога-аритным характеристикам. Термоэлектрический метод охлаждения позволяет существлять эффективное понижение температуры объекта при незначительных абаритах и весе всего устройства. В случае необходимости рабочая температура истем, обеспечиваемая охлаждающим ТЭУ посредством специальной схемы, моет быть стабилизирована на требуемом уровне с большой точностью.

ТЭУ могут реализовать охлаждение элементов РЭА, являющихся элементами

паратуры с плотной упаковкой и расположенных в труднодоступных местах,

ри дистанционном разделении источника холода и тепловыделяющего элемента.

этом случае сопряжение охлаждающего ТЭУ и тепловыделяющего элемента

ЭА может быть осуществлено за счет гибких теплопроводов, изготовленных

ельнометаллическими либо в виде тепловых термосифонов. При этом до на-

оящего времени не проводилось исследований охлаждающих ТЭУ, работающих

ри данных условиях и рассчитанных на достаточно большие мощности рассеива-

ия элементов РЭА (в диапазоне 300...400 Вт), где необходим учет существенных

ермомеханических напряжений в конструкции СОТР. В данных условиях целесо-

бразным является исследование сильноточных термоэлектрических батарей

ТЭБ), применяемых в охлаждающих ТЭУ, в которых за счет специального слои-

ого конструктивного исполнения были бы сведены до минимума механические

апряжения, являющиеся следствием теплового расширения материалов.

Обзор публикаций, посвященных охлаждающим ТЭУ, указывает на то, что, есмотря на достаточно значительные успехи в этой области, на данный момент уществует необходимость в разработке новых термоэлектрических систем тепло-твода от элементов РЭА, являющихся составной частью аппаратуры с плотной паковкой. При этом важным является проектирование конструкций охлаждаю-их приборов для элементов РЭА, отличающихся значительными удельными теп-овыми потоками. Представляет интерес разработка ТЭУ на базе сильноточных

ТЭБ специальной слоистой конструкции, в которых могут быть уменьшены термомеханические напряжения. Указанный интерес обусловлен недостаточностью исследований в этой области наряду с острой необходимостью разработки действенных высокоэффективных охлаждающих приборов для отвода тепла и термостабилизации элементов РЭА, расположенных в труднодоступных местах радиоаппаратуры. Отмеченные обстоятельства и определяют актуальность настоящего диссертационного исследования.

Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка и исследование СОТР элементов РЭА, являющихся составной частью аппаратуры с плотной компоновкой и пространственным разделением термоэлектрического источника холода и объекта охлаждения.

Основными задачами диссертационной работы являются:

  1. Разработка СОТР элементов РЭА с пространственным разделением термоэлектрического источника холода и объекта охлаждения, выполненной на базе сильноточных ТЭБ слоистой конструкции.

  2. Разработка математической модели системы охлаждения элементов РЭА с пространственным разделением термоэлектрического источника холода и объекта охлаждения, выполненной на базе сильноточных ТЭБ слоистой конструкции, с учетом возникающих в них термомеханических напряжений.

  3. Исследование конструкции СОТР элементов РЭА на базе слоистых ТЭБ, в которой сопряжение последних с тепловыделяющим элементом осуществляется за счет гибкого цельнометаллического теплопровода.

  4. Исследование конструкции СОТР элементов РЭА на базе слоистых ТЭБ, в которой сопряжение последних с тепловыделяющим элементом осуществляется за счет теплового термосифона.

  5. Экспериментальная проверка полученных теоретических результатов путем физического моделирования СОТР.

  6. На основе проведенных исследований разработка новых типов устройств для охлаждения элементов РЭА, являющихся составной частью аппаратуры с плотной упаковкой.

  7. Реализация разработанных методик и их рекомендация к использованию на практике.

Методы исследования. В процессе решения поставленных задач использованы принципы системного подхода, теория теплопроводности твердых тел, теория термоупругости, математическая статистика, численные методы решения дифференциальных уравнений и систем дифференциальных уравнений, экспериментальные методы исследования.

Новые научные результаты. При решении задач, поставленных в диссертационной работе, получены следующие основные новые научные результаты:

  1. Разработан принцип построения СОТР РЭА с пространственным разделением источника холода и объекта охлаждения, заключающийся в применении в качестве средства охлаждения слоистой ТЭБ с улучшенными термомеханическими характеристиками, сопрягаемой посредством гибких теплопроводов с тепловыделяющим элементом РЭА.

  2. Разработана математическая модель слоистого термоэлемента (ТЭ), учитывающая возможность определения величины термомеханических напряжений в ТЭ и позволяющая исследовать протекающие в нем тепловые и термомеханические процессы.

  1. Разработана расчетная методика СОТР элементов РЭА на базе слоистых ТЭБ с учетом сопряжения их с тепловыделяющим элементом за счет гибкого цельнометаллического теплопровода, позволяющая оценить тепловые потери в нем.

  2. Разработана расчетная методика СОТР элементов РЭА на базе слоистых ТЭБ с учетом сопряжения их с тепловыделяющим элементом за счет теплового термосифона, обеспечивающая возможность исследовать тепло- и массоперенос в системе.

  3. Разработаны конструктивные варианты устройств для охлаждения элементов РЭА с возможностью их пространственного отделения от источника холода.

Практическая ценность работы состоит в том, что разработанные устройства охлаждения элементов РЭА позволят повысить надежность и эффективность работы аппаратуры за счет организации оптимального температурного режима ее работы.

Реализация и внедрение результатов работы. Разработанные в диссертационной работе методы, расчетные модели и устройства использованы при выполнении госбюджетной научно-исследовательской работы в рамках тематического плана ГОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет» по заданию Министерства образования и науки Российской Федерации «Исследование термомеханических напряжений в сильноточных термоэлектрических батареях». Основные результаты диссертационной работы внедрены в практику проектирования и производство ОАО «Избербашский радиозавод им. Плешакова П.С.», а также в учебный процесс ГОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет».

Апробация результатов работы. Работа в целом и ее отдельные результаты докладывались и обсуждались на XI Межгосударственном семинаре «Термозлек-трики и их применение» (Санкт-Петербург, ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, 2008 г.), XIV Международной НТК «Проблемы ресурса и безопасности эксплуатации материалов и конструкций» (Санкт-Петербург, СПбГУНиПТ, 2008 г.), НТК «Криогенная техника и технология на рубеже второго столетия МИХ» (Санкт-Петербург, СПбГУНиПТ, 2008 г.), Международной НТК «Молодые ученые - науке, технологиям и профессиональному образованию в электронике» (Москва, МИРЭА, 2008 г.), XXVII и XVIII итоговой НТК преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ДГТУ (Махачкала, ДГТУ, 2006 и 2007 г.), научно-технических семинарах кафедры теоретической и общей электротехники ГОУ ВПО «Дагестанский государственный технический университет» с 2006 по 2008 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, в том числе 4 статьи, 10 докладов и тезисов докладов на научных конференциях, получено 2 патента Российской Федерации на изобретение.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 123 наименования и приложения. Основная часть работы изложена на 134 страницах машинописного текста. Работа содержит 47 рисунков и 2 таблицы.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net