RU34844U1

RU34844U1 - Heat exchanger

Info

Publication number: RU34844U1
Application number: RU2003120116/20U
Authority: RU
Inventors: А.И. Кацнельсон; В.Г. Кокоулин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Авионика-Вист"
Priority date: 2003-07-01
Filing date: 2003-07-01
Publication date: 2003-12-10

Abstract

Теплообменник, содержащий основание из высокотеплопроводного металла с установленным в нем змеевиком, по которому циркулирует охлаждающая жидкость, отличающийся тем, что змеевик установлен в выемке прямоугольного сечения, выполненной в основании, а зазоры между стенками выемки и трубкой змеевика заполнены теплопроводящим компаундом.A heat exchanger containing a base of highly heat-conducting metal with a coil installed in it, through which coolant circulates, characterized in that the coil is installed in a recess of rectangular cross section made in the base, and the gaps between the walls of the recess and the coil tube are filled with a heat-conducting compound.

Description

ТеплообменникHeat exchanger

Полезная модель относится к радиоэлектронике и может быть использована при конструировании приборных стоек и шкафов для охлаждения электрорадиоэлементов с повышенным тепловыделением.The utility model relates to radio electronics and can be used in the design of instrument racks and cabinets for cooling radio electronic elements with increased heat generation.

Известно устройство 1 для термостабилизации элементов радиоэлектронной аппаратуры, которое содержит основание для крепления радиоэлектронного элемента, выполненное в виде крышки с металлическими штырями, помещенными внутрь контейнера с плавящимся веществом, и систему жидкостного охлаждения контейнера, состоящую из тонкостенной металлической трубки, навитой в виде спирали на металлические штыри, нагнетателя охлаждающей жидеости и термоэлектрической батареи, питаемой от источнока электрической энергии.A device 1 for thermal stabilization of elements of electronic equipment is known, which comprises a base for fastening the electronic element, made in the form of a cover with metal pins placed inside a container with a melting substance, and a liquid cooling system of the container, consisting of a thin-walled metal tube wound in a spiral form onto metal pins, coolant supercharger, and thermoelectric battery powered by a source of electrical energy.

Недостатком известного устройства являются его ограниченные возможности при необходимости охлаждения значительного количества монтажных плат и блоков с электрорадиоэлементами, размещенных в приборном шкафу.A disadvantage of the known device is its limited ability, if necessary, to cool a significant number of circuit boards and blocks with electrical components located in the instrument cabinet.

Н05К 7/20 H05K 7/20

блока, расположенные перпендикулярно теплообменникам. Один из теплообменников непосредственно контактирует с поверхностью корпуса субблока, а другой установлен на клиньях из теплопроводного материала и снабжен овальными отверстиями, соосными отверстиям в клиньях. Собственно теплоообменник выполнен в виде плиты с каналами для циркуляции охлаждающей жидкости.blocks perpendicular to heat exchangers. One of the heat exchangers is in direct contact with the surface of the subunit body, and the other is mounted on wedges of heat-conducting material and is equipped with oval holes, coaxial holes in the wedges. Actually the heat exchanger is made in the form of a plate with channels for the circulation of the coolant.

Недостатком устройства, как и предыдущего аналога, является его локальное назначение для охлаждения одного конкретного субблока радиоэлектронной аппаратуры.The disadvantage of the device, like the previous analogue, is its local purpose for cooling one specific subunit of electronic equipment.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип предлагаемой полезной модели, является теплообменник, используемый в конструкции шкафа 3 радиоэлектронной аппаратуры.The closest analogue adopted for the prototype of the proposed utility model is the heat exchanger used in the design of the cabinet 3 of electronic equipment.

Шкаф содержит корпус с горизонтальными перегородками, разделяющими его на отдельные секции, в каждой из которых на перегородках закреплены верхний и нижний теплообменнки. Теплообменники выполнены в виде алюминиевых плит (оснований) с проходящими в них змеевиками, концы которых через втулки с уплотнительными резиновыми кольцами связаны с соединительными трубками, которые посредством штуцеров подключены к магистралям ввода и вывода охлаждающей жидкости.The cabinet contains a housing with horizontal partitions dividing it into separate sections, in each of which upper and lower heat exchangers are fixed on the partitions. The heat exchangers are made in the form of aluminum plates (bases) with coils passing through them, the ends of which are connected to connecting pipes through bushings with rubber sealing rings, which are connected to the coolant inlet and outlet pipes through fittings.

В секциях шкафа размещены съемные субблоки, выполненные на основе теплопроводяищх пластин, которые вдвигаются по направляющим пазам в плитах теплообменников.In sections of the cabinet there are removable subunits made on the basis of heat-conducting plates that slide along the guide grooves in the plates of the heat exchangers.

Недостатком прототипа является высокая трудоемкость изготовления теплообменника с встроенным змеевиком, а также наличие воздушных зазоров между трубкой змеевика и полостью основания, снижающих эффективность теплообмена с хладагентом.The disadvantage of the prototype is the high complexity of manufacturing a heat exchanger with a built-in coil, as well as the presence of air gaps between the coil tube and the base cavity, which reduce the efficiency of heat exchange with the refrigerant.

Задачей полезной модели является повышение эффективности теплообмена при одновременном упрощении устройства.The objective of the utility model is to increase the efficiency of heat transfer while simplifying the device.

Сущность полезной модели заключается в том, что в теплообменнике, содержащем основание из высокотеплопроводного металла с установленным в нем змеевиком, по которому циркулирует охлаждающая жидкость, змеевик установлен в выемке прямоугольного сечения, выполненной в основании, а зазоры между стенками выемки и трубкой змеевика заполнены теплопроводящим компаундом, при этом толщина h основания, ширина а и глубина Ъ выемки удовлетворяют следующим условиям: h (1,5-2,0) d,a (1,0-1,5) (1,0-1,5) cf, где наружный диаметр трубки змеевика.The essence of the utility model is that in a heat exchanger containing a base of highly heat-conducting metal with a coil installed in it, through which coolant circulates, the coil is installed in a recess of rectangular cross-section, made in the base, and the gaps between the walls of the recess and the coil tube are filled with a heat-conducting compound while the thickness h of the base, the width a and the depth b of the excavation satisfy the following conditions: h (1.5-2.0) d, a (1.0-1.5) (1.0-1.5) cf, where is the outer diameter of the coil tube.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых представлены:The essence of the utility model is illustrated by drawings, on which:

фиг. 1 - теплообменник, вид сверху,FIG. 1 - heat exchanger, top view,

фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1,FIG. 2 is a section AA in FIG. 1,

Теплообменник содержит основание 1, выполненное в виде плиты толщиной h из высокотеплопроводного металла (преимущественно, алюминия), с выемкой 2 прямоугольного сечения шириной а и глубиной 6, в которую помещен змеевик 3, по которому циркулирует охлаждающая жидкость. Наружный диаметр трубки змеевика - d. Зазоры между стенками выемки 2 и трубкой змеевика 3 заполнены теплопроводным компаундом 4.The heat exchanger contains a base 1, made in the form of a plate with a thickness h of highly heat-conducting metal (mainly aluminum), with a recess 2 of rectangular cross section of width a and depth 6, into which a coil 3 is placed, through which coolant circulates. The outer diameter of the coil tube is d. The gaps between the walls of the recess 2 and the tube of the coil 3 are filled with a heat-conducting compound 4.

В качестве теплопроводного компаунда в теплообменнике может быть использован компаунд на основе силоксановой композиции, например, марки КСТ.As a heat-conducting compound in a heat exchanger, a compound based on a siloxane composition, for example, KST grade, can be used.

Пропорциональные соотношения размеров элементов теплообменника удовлетворяют следующим условиям: h (1,5-2,0) J, а (1,0-1,5) J, (1,0-1,5).The proportional size ratios of the heat exchanger elements satisfy the following conditions: h (1.5-2.0) J, and (1.0-1.5) J, (1.0-1.5).

ность их монтажа зависят от общих габаритных размеров основания, количества колен змеевика, типа хладагента, используемого в контурах охлаждения приборной стойки.Their installation depends on the overall overall dimensions of the base, the number of coil bends, and the type of refrigerant used in the cooling circuits of the instrument rack.

На фиг. 1 показан один из возможных вариантов размещения блоков на теплообменнике с основанием размерами 1280 х 460 х 28 мм и змеевиком с тремя перегибами трубки. На конце теплообменника со стороны расположения двух перегибов змеевика над центральными трубками установлен блок силовых контакторов 5, а остальная поверхность основания использована для установки блоков вторичных источников питания 6, каждый из которых расположен в зоне прохождения одной из центральных и одной из боковых трубок змеевика.In FIG. 1 shows one of the possible options for placing blocks on a heat exchanger with a base of 1280 x 460 x 28 mm and a coil with three bends in the tube. At the end of the heat exchanger, from the location of the two bends of the coil above the central tubes, a block of power contactors 5 is installed, and the rest of the base surface is used to install blocks of secondary power supplies 6, each of which is located in the passage zone of one of the central and one of the side tubes of the coil.

При изготовлении теплообменника вырезают из заготовки алюминиевого листа основание 1 требуемого размера, протачивают фрезой выемку 2 по форме змеевика и укладывают в нее змеевик 3. Затем заливают выемку 2 компаундом 4, а после его затвердевания встраивают теплообменник в приборную стойку или приборный шкаф и состыковывают концы змеевика с магистралями ввода и вывода хладагента. В зависимости от используемой в приборной стойке схемы ввода, распределения и вывода хладагента стыковку производят непосредственно с помощью штуцерных соединений или посредством вспомогательных трубок. Затем монтируют блоки 5,6с электрорадиоэлементами.In the manufacture of the heat exchanger, the base 1 of the required size is cut out of the aluminum sheet billet, a recess 2 is shaped with a milling cutter in the shape of a coil and a coil 3 is placed in it. Then, the recess 2 is filled with compound 4, and after its hardening, the heat exchanger is built into the instrument rack or instrument cabinet and the ends of the coil are joined with refrigerant inlet and outlet lines. Depending on the refrigerant inlet, distribution, and outlet circuits used in the instrument rack, the docking is done directly using nipples or through auxiliary tubes. Then the blocks are mounted with 5.6s of electric radio elements.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Тепло, выделяемое электрорадиоэлементами во время работы аппаратуры, через контактную поверхность теплопроводящих корпусов, в которых они размещены, передается основанию, распределяется по нему и далее от поверхности стенок выемки через слой теплопроводящего компаунда и стенки трубки змеевика 3 передается хладагенту, циркулирующему по змеевику.The heat generated by the electro-radio elements during operation of the equipment is transferred to the base through the contact surface of the heat-conducting housings in which they are placed, and then it is transferred to the refrigerant circulating through the coil through the layer of the heat-conducting compound and the tube wall of the coil 3 from the surface of the walls of the recess.

При этом эффективность охлаждения электрорадиоэлементов повышается благодаря увеличению площади теплового контакта с теплообменником и отсутствию в основании воздушных зазоров в выемках, вносяш;их дополнительное тепловое сопротивление.At the same time, the cooling efficiency of electro-radio elements is increased due to an increase in the area of thermal contact with the heat exchanger and the absence of air gaps in the recesses at the base, which contributes to their additional thermal resistance.

Конструкция позволяет без существенного усложнения технолического процесса варьировать количество колен змеевика или его конфигурацию с учетом интенсивности тепловыделения размещаемых блоков, не изменяя габаритных размеров теплообменника и не вводя в него дополнительных узлов ввода и вывода хладагента.The design allows, without significant complication of the technological process, to vary the number of coil bends or its configuration taking into account the heat generation intensity of the placed blocks, without changing the overall dimensions of the heat exchanger and without introducing additional refrigerant inlet and outlet nodes into it.

Преимуществом конструкции является также возможность непосредственного использования основания теплообменника в качестве несущего или опорного элемента конструкции, например, в качестве перегородки приборной стенки или стенки шкафа.The design advantage is also the possibility of directly using the base of the heat exchanger as a supporting or supporting structural element, for example, as a partition wall of an instrument wall or cabinet wall.

Промышленная применимость полезной модели определяется тем, что предлагаемый теплообменник может быть изготовлен в соответствии с приведенным описанием и чертежами из известных материалов по известной технологии и использован для охлаждения электрорадиоэлементов в различных конструкциях приборных стоек и шкафов радиоэлектронной аппаратуры.The industrial applicability of the utility model is determined by the fact that the proposed heat exchanger can be made in accordance with the above description and drawings from known materials using known technology and used to cool electrical components in various designs of instrument racks and cabinets of electronic equipment.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫLIST OF REFERENCES

1.Патент РФ № 2180161, МПК Н05К 7/20, публ. 27.02.2002г.1. RF patent No. 2180161, IPC N05K 7/20, publ. 02/27/2002

2.Авт. св. СССР № 1120501, МПК Н05К 7/20, публ. 1984г.2.Aut. St. USSR No. 1120501, IPC N05K 7/20, publ. 1984

3.Патент РФ № 2106076, МПК Н05К 7/20, публ. 27.02.1998г.3. RF patent No. 2106076, IPC N05K 7/20, publ. 02/27/1998

Claims

A heat exchanger containing a base of highly heat-conducting metal with a coil installed in it, through which coolant circulates, characterized in that the coil is installed in a recess of rectangular cross section made in the base, and the gaps between the walls of the recess and the coil tube are filled with a heat-conducting compound.