SU1725423A1 - Радиатор дл охлаждени радиоэлементов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиоэлектронике , в частности к устройствам дл  охлаждени  радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретени  - повышение эффективности охлаждени . Радиатор содержит основание 1, на котором расположены параллельно одно другому ребра 3, образующие замкнутые каналы; и кожух с крышкой 4, причем ребра выполнены из пористого проницаемого теплопроводного материала, а межреберные смежные каналы перекрыты с противоположных сторон заглушками 7. образу  коллекторы 8 и 9, предназначенные дл  подвода и отвода охлаждающего воздуха . 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к радиоэлектронике , в частности к устройствам дл  охлаждени  радиоэлектронной аппаратуры.

Известно устройство дл  охлаждени , в котором конструктивный элемент из пори- стого проницаемого материала,  вл ющийс  основанием,играет роль транспортного канала дл  подвода охлаждающей жидкости к охлаждаемым элементам. При продувке основани  воздухом с целью ин- тенсификации теплообмена оно утрачивает роль транспортного канала из-за вытеснени  из него потоком воздуха охлаждающей жидкости.

Известен радиоэлектронный блок, в ко- тором конструктивным элементом из пористого проницаемого материала  вл етс  перегородка, служаща  дл  задерживани  выплескиваемой во врем  кипени  охлаждающей жидкости. Задержива  эту жид- кость и пропуска  пар, перегородка, фактически, играет роль фильтра дл  разделени  парожидкостной смеси.

Наиболее близкой  вл етс  конструкци  радиатора, каналы которого  вл ютс  закрытыми, но их боковые стенки (ребра) выполнены из пористого непроницаемого дл  воздуха материала с теплопроводным каркасом.

В закрытых каналах периметр попереч- ного сечени  потока равен длине границы этого сечени  и при непроницаемых дл  воздуха стенках такие каналы, очевидно, должны иметь входное и выходное отверсти . В каналах этого радиатора охлаждаю- щий воздух движетс  транзитом и их заглушение, т.е. установка непроницаемых перегородок со стороны входных или выходных отверстий превращала бы радиатор в неработоспособную конструкцию.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности охлаждени  радиоэлементов .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в радиаторе дл  охлаждени  радиоэлемен- тов, содержащем основание, на котором расположены параллельно одно другому ребра с образованием замкнутых каналов и кожух, ребра выполнены из пористого проницаемого теплопроводного материала, а межреберные смежные каналы перекрыты с противоположных сторон.

На чертеже изображено устройство предлагаемой конструкции радиатора, общий вид в аксонометрии.

Предлагаема  конструкци  радиатора представл ет собой плоскую теплопроводную пластину (основание) 1, к которой с одной стороны креп тс  тепловыдел ющие элементы 2 электронных систем, а с другой

стороны установлены с совершенным тепловым контактом параллельно расположенные ребра 3, образующие систему межреберных каналов. Ребра изготовлены из проницаемого дл  воздуха пористого материала с теплопроводным каркасом, в качестве такого материала, например, могут быть использованы пористые проницаемые материалы на металлической основе, получаемые путем прессовани  с последующим спеканием металлических порошков, волокон и сеток. Сверху ребра перекрыты коробчатой крышкой 4, имеющей отверсти  5 и 6, а торцы соседних межреберных каналов закрыты с противоположных сторон заглушками 7, образу  коллекторы 8 и 9, пред- назначенные дл  подвода и отвода охлаждающего воздуха, группу каналов 10, сообщающихс  с коллектором 8, и группу каналов 11, сообщающихс  с коллектором 9.

Радиатор работает следующим образом .

В один из коллекторов, например через отверстие 5 в коллектор 8, подаетс  охлаждающий воздух. Из коллектора 8 воздух распредел етс  по межреберным каналам 10 и, следу  по ним, профильтровываетс  сквозь пористые ребра в соседние межреберные каналы 11, из которых и попадает в коллектор 9, с помощью которого отводитс  через отверстие 6. Воздух, протека  сквозь поры ребер, отбирает тепло от их металлического каркаса, нагреваемого теплом от пластины 1, охлажда  тем самым ее и прикрепленные к ней тепловыдел ющие элементы электронных схем. Суммарна  внутренн   поверхность пар ребер,  вл юща с  поверхностью теплообмена, велика, чем и обеспечиваетс  высока  интенсивность теплообмена в предлагаемой конструкции радиатора. При фильтрационном движении воздуха сквозь пористое ребро имеет место турбулизаци  потока, что также способствует интенсификации теплообмена. Следует отметить, что кроме внутренней поверхности пор ребер, в теплообмене участвует и их бокова  поверхность , не зан та  порами, и поверхность пластины, наход ща с  между ребрами. Все это в сумме и обеспечивает высокую интенсивность теплообмена и, следовательно , повышает эффективность охлаждени  изделий в предлагаемой конструкции радиатора . Максимальна  высота ребра из пористого материала, при которой обеспечиваетс  его эффективна  работа может быть определена как

ь„в1,„ Ч V ZET7

макс о л У - -У т-

3-4 (1 Ј)

где а- коэффициент теплоотдачи от поверхности внутрипорового пространства к потоку воздуха в порах проницаемого материала;

а- удельна  поверхность пористой матрицы;

Як - теплопроводность материала каркаса ребра;

Б - пористость ребра.

Величина удельной площади поверхности теплообмена дл  предлагаемой конструкции ребристого радиатора может быть рассчитана как

с ()n РУД.Р-- Vo,

где Vp - объем ребра;

Рб - площадь боковой поверхности ребра;

п - число ребер;

V0 - общий объем.

Эффективность предлагаемой конструкции радиатора по сравнению с конструкци ми радиаторов с ребрами из сплошного материала можно оценить отношением

а Fyfl.p сгВ . . а р - л т I,

гуд

где В - толщина ребра.

Это отношение показывает во сколько раз при прочих равных услови х поверхность теплообмена предлагаемой конструкции больше таковой дл  известных конструкций ребристых радиаторов.

Технико-экономический эффект предлагаемого радиатора заключаетс  в том, что при продувке охлаждающего воздуха через пористую проницаемую теплопроводную конструкцию ребра можно сделать достаточно тонкими в направлении движени  через них охлаждающего воздуха, а требуемую поверхность охлаждени  получить путем вариации высоты пористых ребер и частоты их установки, что значительно снижает аэродинамическое сопротивление пористой конструкции, кроме того, осуществл етс  равномерна  продувка охлаждающего воздуха через пористую конструкцию без образовани  застойных зон.

Во всех каналах предлагаемой конструкции радиатора одно из крайних поперечных сечений заглушено, что исключает транзитное движение воздуха в них, а расположение заглушек в соседних каналах с противоположных сторон позвол ет организовать фильтрационное течение охлаждающего воздуха сквозь нагретые пористые

проницаемые ребра из каналов, открытых со стороны подвода воздуха в радиатор, в каналы, открытые со стороны отвода воздуха из радиатора. Таким образом, наличие

заглушек в каналах предлагаемой конструкции радиатора с пористыми проницаемыми ребрами, когда заглушки в соседних каналах расположены с противоположных сторон ,  вл етс  необходимым условием дл 

обеспечени  работоспособности предлагаемой конструкции.

В отличие от известных конструкций ребристых радиаторов, благодар  пористой проницаемой структуре ребер, возможна их

продувка воздухом в поперечном направлении . Поверхность теплообмена в таком радиаторе всецело определ етс  внутренней поверхностью пор всех ребер. При движении воздуха внутри извилистых пор он турбулизируетс , в результате чего возрастают значени  местных коэффициентов теплоотдачи при внутрипоровом теплообмене. Развита  поверхность теплообмена и увеличение коэффициентов теплоотдачи со

стороны воздуха обеспечивает интенсивный теплообмен между охлаждаемой поверхностью и воздухом, а продувка воздухом ребер в поперечном направлении позвол ет снизить гидравлическое сопротивление

фильтрационного потока воздуха, так как ребра могут быть выполнены достаточно малой толщины. Изготовление ребер радиатора из пористого проницаемого теплопроводного материала позвол ет получить

новое техническое решение, про вл ющеес  в увеличении отводимой от охлаждаемой поверхности тепловой мощности при воздушном охлаждении, применение которого во многих случа х оказываетс  более предпочтительным , чем испарительное охлаждение или охлаждение водой.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Радиатор дл  охлаждени  радиоэлементов , содержащий основание, на котором

   расположены параллельно одно другому ребра с образованием замкнутых межреберных каналов, и кожух, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности охлаждени , ребра выполнены из пористого

   проницаемого теплопроводного материала, а межреберные смежные каналы перекрыты с противоположных сторон.