SU1760266A1 - Способ термостабилизации термовыдел ющих элементов электронной техники - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано дл  стабилизации объекта охлаждени  (температурной ), когда тепловыдел ющие элементы размещены на поверхности испарител  холодильной установки. Сущность изобретени  заключаетс  в том, что количество хладагента в испарителе измен ют по температурным пульсаци м в стенке канала в зоне дополнительного источника обогрева, величину которого выбирают по максимальной плотности теплового потока, выдел емой под тепловыдел ющим элементом объекта охлаждени . 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к технике систем обеспечени  теплового режима изделий электроники и радиоэлектроники с помощью холодильных установок, точнее к способам термостабилизации обьекта охлаждени , представл ющего собой комплекс тепловыдел ющих элементов, размещенных на поверхности испарител  холодильной установки.

Известен способ термостабилизации элементов электронной техники путем изменени  расхода хладагента через испаритель холодильной установки. Изменение количества жидкого хладагента осуществл ют с помощью соленоидного вентил  в зависимости от величины диэлектрической проницаемости паров, измеренной па выходе из испарител  емкостным датчиком. Недостатком данного способа  вл етс  низка  эксплуатационна  надежность, св занна  с тем, что сигнал, характеризующий состо - ние хладоносител , может искажатьс  из-за наличи  различных примесей, а кроме того,

при таком способе регулировани  необходимо заранее знать зависимость предельного паросодержани  от всех факторов, отрицательно вли ющих на качество эксплуатации , в том числе и на надежность работы системы регулировани .

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ, который может быть использован дл  тсрмостабилизации объектов охлаждени , размещенных на поверхности испарител , Термостэбилизаци  осуществл етс  следующим образом. На всасывающем трубопроводе создают локальный тепловой потек, направленный к хладагенту , и фиксируют разность температур между датчиком, расположенным в зоне теплопод вода, и базовым значением температуры. Эта разность температур  вл етс  индикатором относительного количества жидкого компонента в хладагенте. Измерительна  аппаратура действует на включение прибора , который управл ет вентилем,

С

«

Недостатки прототипа следующие. Используетс  дополнительный источник тепла , однако не известно, какова мощность этого источника тепла или как ее выбирать. Дл  осуществлени  способа регулировани  необходима тарировка устойчива дл  каждого источника тепла и необходимо иметь два датчика измерени  температуры. Измерительное устройство устанавливает,  вл етс  ли сухим хладагент, либо он содержит жидкую компоненту. Если хладагент содержит жидкость в потоке расширительный вентиль закрываетс  до тех пор, пока хладагент вновь не станет сухим. Такое регулиро- вание непригодно дл  охлаждени  элементов электронной техники, поскольку они сохран ют работоспособность.только наход сь в контакте с надежно охлаждаемой стенкой испарител  при точении паро- жидкостпого потока и выход т из стро  (перегреваютс ) при течении в канале сухого пара. В прототипе командный сигнал формируетс  при сопоставлении разности температур датчиков, что  вл етс  достаточно грубым способом формировани  сигнала дл  охлаждени  элементов электронной техники по сравнению, например , с формированием сигнала по температурным пульсаци м.

Целью изобретени   вл етс  улучшение термостабилизации тепловыдел ющих элементов электронной техники и повышение эксплуатационной надежности системы обеспечени  теплового режима.

Цель достигаетс  тем, что величину дополнительного обогрева выбирают по максимальной плотности теплового потока, выдел емой под тепловыдел ющим элементам объекта охлаждени , в котором количество хладагента измен ют по температурным пульсаци м в стенке канала в зоне дополнительного источника обогрева .

На чертеже представлена установка, в которой осуществл етс  описываемый способ термостабилизации.

Установка содержит компрессор 1, бай- пасный вентиль 2, конденсатор 3, ресивер 4, регенеративный теплообменник 5, фильтр б, регулирующий вентиль 7, испаритель 8, перегреватель 9, термопару 10, рас- ходомерную шайбу 11, манометры 12, обьект 13 охлаждени , источник 14 питани  объекта охлаждени , регул тор 15 напр жени , дополнительный источник 16 обогрева, датчик 17 температуры, усилитель 18 сигнала , компаратор 19 напр жений, исполнительный механизм 20, тепловыдел ющие элементы 21.

Установка работает следующим образом .

Пары хладагента сжимаютс  в компрессоре 1, расход которых грубо регулируетс 

байпасным вентилем 1, конденсируютс  в конденсаторе 3, далее жидкий хладагент проходит через ресивер 4, переохлаждаетс  в регенеративном теплообменнике 5, очищаетс  в фильтре 6, дросселируетс  на ре0 гулирующем вентиле 7, после которого парожидкостна  смесь поступает в испаритель 8, где кипит за счет выдел емого объектом 13 охлаждени  тепла. Затем двухфазный хладагент с большим паросо5 держанием доиспар етс  в теплообменнике 5, перегреваетс  в перегревателе 9, температура которого контролируетс  термопарой 10, расход парообразного хладона определ етс  по перепаду давлений, изме0 р емых манометрами 12 на расходомерной шайбе 11, после чего пары хладагента поступают в компрессор 1.

Обьект 13 охлаждени  св зан с источником 11 питани  регул тором 15 напр жени 

5 и позвол ет создавать на источнике 16 дополнительного обогрева тепловую мощность , равную максимальной, выдел емой под тепловыдел ющим элементом 21 объекта охлаждени . Датчиком 17 температуры

0 фиксируютс  значени  температуры стенки канала во времени, включа  и температурные пульсации. Сигнал от датчика температуры усиливаетс  усилителем 18, в компараторе 19 напр жений происходит

5 сравнение сигнала датчика 17 с внешним заданным сигналом. Результат сравнений сигналов поступает на исполнительный механизм 20, который воздействует на регулирующий вентиль 7 и измен ет расход

0 хладагента через канал испарител  8.

Первым этапом включени  системы термостабилизации  вл етс  организаци  циркул ции хладагента в контуре холодильной установки при отсутствии тепловой нагруз5 ки на испарителе. На этом этапе температурные пульсации не возникают. Сразу же после организации циркул ции хладагента наступает второй этап, когда подаетс  теплова  нагрузка на тепловыдел ющие эле0 менты электронной системы. На этом же этапе начинает работать система термостабилизации . В случае, если при подаче тепловой нагрузки испаритель перезалит хладагентом, то пульсаций не возникает и

5 формируетс  командный сигнал на регулирующий вентиль об уменьшении расхода. Если испаритель осушен до такой степени, когда под дополнительным источником обогрева паросодержание больше ухудшен- ного ху, то датчиком температуры фиксируютс  пульсации и формируетс  командный сигнал на увеличение расхода хладагентом. Таким образом, при паросодержани х под дополнительным источником обогрева, больших Ху при включении системы в работу , она попадает на температурную пульсацию . В качестве датчика температуры может использоватьс  термопара, сигнал от нее подаетс  на самопишущий миллиам- первольтметр, и путем сравнени  в каждый момент времени величины амплитуды пульсации под источником дополнительного обогрева с заданным допустимым значением пульсации, например, визуальным наблюдением формируетс  командный сигнал.

Величина тепловой нагрузки, выдел емой под источником 16 дополнительного обогрева, выбираетс  равной максимальному тепловому потоку какого-либо тепловыдел ющего элемента объекта охлаждени  и в реальных услови х составл ет 50-150 кВт/м2. При течении создание, теплового потока q 50-150 кВт/м2 при массовых

скорост х f) w 100-7GQ кг(м2. с) и паросодержани х х 0,8-1,0 позвол ет получить в зоне локального теплового потока температурные пульсации с амплитудой от минимально фиксируемых (0,5 градуса, что определ етс  погрешностью датчика температуры ) до 25-30 градусов. Нарастание амплитуды при фиксированном значении локального теплового потока и давлени  кипени  Ро возможно при уменьшзнии расхода хладагента G (или. что то же самое, при

уменьшении р1 w), Общз  мощность, подводима  к дополнительному нагревателю размерами 4X12 мм, состлвл ет величину 3-10 Вт, что практически не оказывает вли ни  на параметры хладагента, так как обща  мощность, подводима  к испарителю, составл ет 400-500 Вт.

Необходима  термостабилизаци  тепловыдел ющих элементов на объекте охлаждени  достигаетс  благодар  тому, что при формировании командного сигнала используетс  возникновение температурных пульсаций в стенке канала испарител  с амплитудой 2-3 градуса. Например, при посто нной температуре кипени  допустима  температура объекта обеспечиваетс  при

паросодержаниидоО,9. На дополнительном нагревателе устанавливаетс  удельный тепловой поток q -50 кВт/м2. Тогда в компараторе 19 задаетс  температура, например, 22°С, соответствующа требуемому паросодержанию . При увеличении паросодёржа- ни  выше Ху амплитуда температурных пульсаций превышает заданную (2-3 градуса ), что может фиксироватьс , например, визуально , и таким образом формируетс 

Claims (1)

1. командный сигнал, привод щий к уменьшению паросодержани  за счет увеличени  подачи хладагента в ооьект охлаждени . Формула изобретени  Способ термостабилизации термовыдел ющих элементов электронной техники путем изменени  количества хладагента, подаваемого в объект охлаждени  в зависимости от командного сигнала, формируемо- . го по температуре (амплитуде) стенки

   канала испарител  при дополнительном обогреве, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  термостабилизации тепловыдел ющих элементов электронной техники и повышени  эксплуатационной

   надежности системы обеспечени  теплового режима, величину дополнительного обогрева выбирают по максимальной плотности теплового потока, выдел емой под тепловыдел ющим элементом объекта охлаждени ,

   в котором количество хладагента измен ют по температурным пульсаци м в стенке канала в зоне дополнительного источника обогрева.

   16

   ГУ V V Y V Y

   тj j

   L..L.1, J.

   15

   P

   fj