РОЗДІЛ 2
АНАЛІЗ КОНСТРУКЦІЙНИХ ОСОБЛИВОСТЕЙ ТА МЕТОДІВ РОЗРАХУНКУ СИСТЕМ ПРИМУСОВОЇ ПОДАЧІ ПОВІТРЯ
Локальні системи подачі повітря призначені для цілеспрямованого руху повітря та його подачі в задані зони об'єкту. Конфігурація ЛСПП може бути довільною, але вона є невід'ємною частиною конструкції технічного засобу , який обслуговує. Сполучення ЛСПП з технічним засобом відображає конструкційно- теплову структуру (КТС) виробу.
Нижче розглядаються характерні конструкції ЛСПП та методи розрахунку їх ланок.
2.1. Характеристика конструкційних особливостей аеродинамічних комунікацій технічних об'єктів
У практиці проектування засобів радіотехніки і телекомунікацій та спеціального технологічного обладнання застосовуються різноманітні конструкції систем примусової подачі повітря [17, 18, 19, 20, 21, 22], які забезпечують заданий тепловий режим. Розглянемо найбільш характерні з них.
Базова несуча конструкція для електронних засобів третього рівня ієрархій (БНК-3), яка використовує повітряну примусову систему охолодження, представлена на рис.2.1. Холодне повітря через патрубок поступає у боковий короб, звідки розподіляється по міжповерхових повітроводах. Через отвори у цих повітроводах повітря подається до електронних модулів ЕМ, омиває електронні компоненти і нагріте виходить у збиральний повітровід. Останній видаляє гаряче повітря з різних поверхів конструкції.
Рис.2.1. Схема подачі охолоджуючого повітря на рівні електронних модулів базових несучих конструкцій електронних засобів.
На рис.2.2. представлений БНК-3, який використовує замкнену повітряно-автономну систему охолодження. Тут нагнітання повітря забезпечується вентиляторами, встановленими у нижньому поверсі. Вентилятори нагнітають повітря у аеродинамічні комунікації, які забезпечують надходження його до теплонавантажених елементів. Нагріте повітря виходить у задній повітрозбірник, звідки подається для охолодження в теплообмінник, і знову поступає в бокові канали.
Рис. 2.2. Схема конструкції шафи з електронним обладнанням та автономною системою повітряного охолодження.
Електронні модулі виконані у вигляді плоских пластин із встановленими електрорадіоелементами (ЕРЕ). ЕМ розташовуються паралельно один одному з певним кроком. Внаслідок цього, конструкція створюватиме певний аеродинамічний опір повітряному потоку. Величину опору необхідно враховувати під час проектування систем повітроподачі.
У розглянутих конструкціях можна виділити два типи повітроводів: з отворами для роздачі повітря на поверхи БНК-3, виконаними у вигляді поздовжніх щілин, розташованих перпендикулярно до напрямку руху повітря з певним кроком (дискретна перфорація); з отворами невеликої площі, влаштованими по всій площині грані для подачі повітря до електронних модулів (суцільна перфорація). Геометричні розміри повітроводів та величина отворів визначаються об'ємом повітря, який вони повинні транспортувати. В свою чергу, кількість повітря залежить від потужностей тепловиділення на відповідних рівнях та в електронних модулів. Характер роздачі повітря вздовж горизонтальних повітроводів, а значить їх перфорація, в загальному випадку, можуть задаватись за допомогою певного закону.
Використані у конструкціях вертикальні повітроводи мають прямокутний поперечний переріз і один заглушений торець. У відкритий торець короба подається повітря Горизонтальні повітроводи (рис.2.2), мають двосторонню подачу повітря. Для спрямування повітря використані прямі та зігнуті ділянки повітряних комунікацій.
Варіант централізованої системи подачі повітря в сушильну шафу представлений на рис.2.3. Дана схема знаходить застосування для технологічних процесів сушіння різноманітних об'єктів гарячим повітрям або для термопрогону електронних модулів. Повітря від централізованої системи роздачі подається знизу у вертикальний повітровід (1). З нього, через отвори у боковій поверхні, поступає до касет (3) з об'єктами сушіння (термопрогону) (4) і, омиваючи їх, попадає через отвори в протилежній стінці у витяжний повітровід (5). У роздавальному повітроводі можуть бути виконані заслінки для змішування гарячого повітря із зовнішнім повітрям і регулювання таким чином температури, яка визначається режимом конкретного технологічного процесу.
Рис.2.3. Схема централізованої подачі повітря в сушильну шафу:
1- роздавальний повітровід; 2- збиральний повітровід; 3- касета; 4- об'єкти сушіння; 5- корпус шафи (стояка).
На підприємствах електроніки знаходить застосування в технологічних процесах виготовлення електронних модулів автономна установка сушіння або термопрогону (рис.2.4). Установка крім системи повітророзподільників (1) містить нагрівач повітря (2) з давачем температури (5). Циркуляцію повітря в системі забезпечують два вентилятори (6). Установка працює за принципом замкнутої циркуляції теплоносія-повітря з постійним його підігрівом і підтриманням температури на заданому рівні. Повітроводи повинні забезпечувати рівномірну подачу та відвід повітря з камери (7).
Рис.2.4. Автономна установка сушіння (термопрогону) електронних модулів.
У цій конструкції використовуються прямі та зігнуті ділянки повітроводів. Для роздачі повітря служать повітроводи з дискретною перфорацією грані. Перфоровані отвори виконані навпроти касет (4) з електронними модулями, і забезпечують подачу заданої кількості теплоносія до модулів. Рух повітря в касетах аналогічний до руху повітря в каналах між ЕМ рис.2.1, рис.2.2.
У сучасній електронній апаратурі знаходить застосування система охолодження модулів, виконаних на теплопровідній основі, рис. 2.5 [17]. Висока ефективність охолодження досягається за рахунок нагнітання охолоджуючого повітря у два теплостоки, що виконані у вигляді алюмінієвих повітроводів, з розташованих вздовж верхніх та нижніх торців модулів (2). За рахунок теплопровідності, надлишкове тепло поступає до прямокутних повітроводів (1), де забирається теплоносієм-повітрям та відводиться за межі пристрою.
Рис 2.