СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ БЛОКОВ Российский патент 1995 года по МПК H05K7/20 

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано в герметичных корпусах с источниками тепла, которое необходимо отводить.

В известных двухконтурных (герметичных) системах охлаждения (отвода тепла) [1] теплообменники выполняются как отдельный узел. Для сравнительно больших конструкций типа шкаф, такое решение оправдано своей достаточностью. Но для компактных корпусов с необходимостью отводить увеличенную мощность источников тепла такое решение недостаточно эффективно и приводит к большим перепадам установившихся внешних и внутренних температур, что снижает надежность работы размещенной в корпусе аппаратуры.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является "Система охлаждения герметичного корпуса" [2] Эта система представляет собой теплообменник, закрепленный на стенке герметичного корпуса, и две боковые панели, закрепленные на расстоянии друг от друга. Одна боковая панель образует часть стенки герметичного корпуса и имеет ребра, закрепленные на одной стороне панели, обращенной наружу корпуса. Ребра закреплены между пластинками, проходящими внутрь от противоположных концов боковых панелей на определенное расстояние, так что между двумя группами ребер образуется центральная камера. На корпусе закреплен вентилятор, отсасывающий воздух между боковыми панелями и возвращающий его в замкнутое пространство. Недостатком этой системы является ее невысокая эффективность отвода тепла, связанная с ограниченной площадью теплообменника и расположением на корпусе вентилятора принудительной конвекции, который не обеспечивает локального охлаждения источника тепла и разграничения охлаждающего (отбирающего тепло) и охлаждаемого (отдающего тепло) потоков теплоносителя (воздуха или другого возможного для этого газа).

Решаемой задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности охлаждения источников тепла, расположенных в герметичном малогабаритном корпусе и тем самым повышение надежности работы размещенной в этом корпусе аппаратуры.

Задача выполняется за счет интенсификации теплообменника и оптимизации схемы внутреннего контура отвода тепла, а именно, теплообменник представляет собой активированную по площади снаружи и изнутри ребрами поверхность всех стенок корпуса, охлаждающий и охлаждаемый потоки теплоносителя отделены друг от друга воздуховодом, расположенным на определенном расстоянии от стенок корпуса, в центральной части его внутреннего объема, а вентилятор(ы) принудительной конвекции расположен(ы) непосредственно на воздуховоде.

На чертеже изображена система охлаждения герметичного корпуса. Основу системы охлаждения составляет герметичный корпус 1. Стенки корпуса активированы по площади наружными 2 и внутренними 3 ребрами. В центральной части внутреннего объема корпуса 1 на определенном расстоянии от стенок корпуса расположен воздуховод 4. Внутрь воздуховода 4 помещаются охлаждаемые объекты (источники тепла) 5.

На входе воздуховода (в данном случае в его нижней части), непосредственно под источниками тепла 5 установлен вентилятор принудительной конвекции 6.

Динамика отвода тепла следующая. Вентилятор принудительной конвекции 6 создает внутри воздуховода 4 избыточное давление и тем самым формирует охлаждающий поток 7. Проходя через источники тепла (охлаждаемые объекты) 5, охлаждающий поток 7 отбирает часть тепла и, продвигаясь под давлением дальше вверх, истекает через открытый срез воздуховода 4 в пространство между воздуховодом 4 и стенками корпуса 1, превращаясь в охлаждаемый поток 8. Далее охлаждаемый поток 8, разделившись на отдельные струи поканально между воздуховодом 4 и каждой боковой стенкой, устремляется вниз, в зону разряжения, создаваемую вентилятором принудительной конвекции 6, отдавая при этом часть тепла оребренным стенкам корпуса 1. Полученное стенками корпуса 1 количество тепла рассеивается наружными оребренными поверхностями стенок корпуса 1 за счет теплового излучения и естественной конвекции внешнего теплоносителя (внешней атмосферы). Охлажденный же поток 8 внутреннего теплоносителя под действием вентилятора 6 вновь нагнетается во внутренний объем воздуховода 4 для очередного цикла отвода тепла.

Существенным отличием предлагаемого изобретения являются:
использование в качестве теплообменника площади оребренных снаружи и изнутри всех стенок герметичного корпуса;
разделение охлаждающего и охлаждаемого потоков теплоносителя размещенным на определенном расстоянии от стенок корпуса в центральной части его внутреннего объема воздуховодом;
установка вентилятора принудительной конвекции непосредственно на воздуховоде под источниками тепла.

Совокупность вышеперечисленных отличий позволяет повысить эффективность охлаждения источников тепла, расположенных в герметичном малогабаритном корпусе, и тем самым повысить надежность работы размещенной в этом корпусе аппаратуры.

В настоящее время на систему охлаждения герметичного корпуса разработана конструкторская документация ЮИЛЕ 656.121.001, по которой изготовлены опытные образцы.

Использование: в теплообменной аппаратуре в герметичных корпусах с источником тепла, которое необходимо отводить. Сущность изобретения: система охлаждения герметичного корпуса содержит герметичный корпус 1, ребристый теплообменник, вентилятор принудительной конвекции 6. В качестве теплообменника использованы площади оребренных снаружи и изнутри всех стенок герметичного корпуса 1, осуществлено разделение охлаждающего и охлаждаемого потоков теплоносителя размещенным на определенном расстоянии от стенок корпуса 1 в центральной части его внутреннего объема воздуховодом 4, вентилятор 6 принудительной конвекции установлен непосредственно на воздуховоде 4 под источником тепла 5. 1 ил.

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ БЛОКОВ, содержащая герметичный корпус-теплообменник с оребренными стенками с внешней и внутренней сторон, камеру для размещения тепловыделяющих блоков, расположенную в центральной части внутреннего объема герметичного корпуса-теплообменника, и вентилятор для принудительной конвекции охлаждающего воздуха, отличающаяся тем, что камера для размещения тепловыделяющих блоков выполнена с возможностью образования со стенками герметичного корпуса-теплообменника боковых каналов для потоков охлаждающего воздуха, сообщающихся с ней, причем вентилятор для принудительной конвекции охлаждающего воздуха расположен на входе камеры размещения тепловыделяющих блоков с образованием воздухоотвода для потока охлаждающего воздуха.