Устройство жидкостного охлаждения объекта Советский патент 1988 года по МПК F25B19/04 H01L23/46 

Од

эо

Од

(

Изобретение относится к устройствам жидкостного охлаждения тепловыделяющей аппаратуры, а также к устройствам для подготовки к работе аппаратуры при температуре окружающей среды от минус 60 до плюс 50°С и может быть использовано в установках жидкостного охлаждения радиоэлектронной аппаратуры, системах ох- лаждения судовых дизельных энергетических установок, в холодильной технике .

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности.

Йа черетеже изображена функционал .ная схема предлагаемого устройства охлаждения.

Устройство содержит последовательно включенные в контур циркуляции на сое 1, охлаждае а.1е объекты 2, теплообменник 3, датчик 4 температуры, корпус нагревателя 5 с расширенной верхней частью, концентрично оси корпуса расположенные массивные тепловы деляющие элементы 6. Подвод жидкости из сливной магистрали 7 осуществляется -тангенциально к расширенной вер ней части корпуса. .Центр верхнего торца корпуса нагревателя соединен через промежуточную емкость 8 с верхней частью компенсатора 9 температурных расширений жидкости (емкостью ,цля хладагента) .

Ншшяя часть компенсатора 9 соединена непосредственно с всасывающей стороной насоса 1 . 11рогра1чмно--времен ное устройство через блок управления связано с датчиком 4 температуры жидкости и,через с:аловые контакторы с насосом 1 и теп-ловыделяющими элементами 6

Устройство работает следующим образом.

Контур заполняется жидкостью для работы в диапазоне температур от минус 60 до плюс , Hanpi-fMepj антифризом 65, Подготовка к работе заключается в нагреве жидкости к охлаждаемых объектов до рабочей температуры и удал€и- ии остаточного воз- духа из контура.

В зависимости от сигнала датчика 4 температуры при подаче питания на блок управления производится периодическое включение насоса 1 и тепловьщеляющих элементов 6.

При этом жидкость в период работы насоса определенньпчи порциями про

Q

5

0 5 0

-

5

5

двигается по контуру, увлекая за собой нерастворенный воздух, остаточное количество которого всегда имеется в контуре в результате прилипания пузырей воздуха к стенкам трубопроводов и элементов, образования воздушных полостей в разветвленных и тупиковых зонах. Воздухосодер- жащая жидкость поступает в верхнюю расшируяющуюся часть нагревателя 5. Тангенциальный подвод зкидкости обеспечивает закрутку потока в нагревателе, что способствует движению воздушных пузырей от периферии к оси нагревателя за счет разности плотностей воздуха и жидкости. Реле времени задает время работы насоса таким образом, чтобы независимо от расхода жидкости, который в свою очередь определяется температурой жидкости при прочих неизменных услови- ЯХ;, попавшая в нагреватель воздухо- содержащая- жидкость не достигала нижнего торца нагревателя и тем самым исключалась возможность попадания воздуха в насос. Время охлаждения, т.е. время, в течение которого насос и нагреватель не работают, задается программно-временным устройством так, чтобы попавшие воздушные пузыри успели пройти участок от нижнего торца нагревателя до верхнего.

Разогретые за время работы тешто- вьаделяющие элементы в период ожидания продолжают отдавать в жидкость аккумулированное тепло в силу своей теплоемкости. При этом образуюпдаеся конвективные потоки жидкости увлекают за собой воздушные пузьфи и увеличивают скорость их всплытия и отделения. Выделившийся воздух попадает в промежуточную емкость 8 и далее по трубопроводу в верхнюю часть компенсатора 9, вь;ше уровня жидкости. Дополнительная емкость 8 необходима для ускорения вывода воздушных пузырей, особенности в области низких температур жидкости. При температуре жидкости минус вязкость жидкости может значительно увеличиться (например, для. антифриза 65 это увеличение достигает 20-30 раз) по сравнению с вязкостью при повышенной температуре. Скорость продвкжения иоздушных пузырей по сравнительно длинному трубопроводу (компенсатор располагается, как правило, в наивысшей точке системы) в такой железо

3

бразной жидкости очень низка и дополнительная емкость, расположенная непосредственно у торца нагревателя, исключает возможность создания воздушной подушки в нагревателе Соединение нижней части компенсатора не- ;посредственно с всасывающей линией насоса обеспечивает постоянный статический подпор насоса, всегда оказывается заполненной жидкостью без воздушных пробок, что исключает возможность кавитационных срывов насоса и выхода его из строя.

После разогрева жидкости до рабочей температуры и автоматического Боздухоудале.ния устройство может работать в непрерывном режиме. При этом происходит окончательное возду- хоудаление (например, вьзделившегося из растворенного состояния воздуха) за счет центробежных сил, возникающий в расширенной верхней части нагревателя. Готовность устройства к непрерывной работе индуцируется датчиком температуры на входе в нагреватель.

Жидкость, находящаяся в компенсаторе, исключена из циркуляции по контуру, позтому для разогрева жидкости до рабочей температуры при подготовке устройства к работе требуется меншее количество нагревателей. Поскольку емкость компенсатора не может быть произвольной и составляет не менее 15-20% емкости жидкости в контур циркуляции, то соответственно на 15-20% снижается энергопотребление устройства охлаждения.

0

5

58

35

0

5

16

Таким образом, предлагаемая взаимосвязь элементов устройства позволяет снизить энергопотребление и повысить надежность работы устройства жидкостного охлажденгм.

Формула изобретения

Устройство жидкостного охлаждения объекта, содержащее циркуляционный контур с последовательно установленным в нем насосом, охлаждаемым объек-f том, теплообменником и нагревателем, компенсатор, подключенный к контуру гидравлическими линиями, и электронный блок управления, связанный с нагревателем и датчиком температуры, установленным между теплообменником и нагревателем, отличающееся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, нагреватель выполнен в виде вертикально расположенного цилиндра с расширенной верхней частью, имеющей тангенциальный подводящий патрубок, с отводящим нижним патрубком и размещенными внутри цилиндра по окружности нагревательными элементами, компенсатор размещен выше нагревателя и имеет паровую полость, связанную одной из гидравлических линий с верхней частью нагревателя, при этом другой гидравлической линией компенсатор по жидкости связан с контуром между -нагревателем и насосом, а блок управления снабжен реле времени и дополнительно связан с насосом для его циклического включения.

Изобретение м.б. использовано для подготовки к работе аппаратуры при т-ре окружающей среды от минус 60 до плюс 50°С ив установках охлаждения радиоэлектронной аппаратуры судовых дизельных энергетических установок, в холодильной технике. Устройство содержит последовательно {включенные в контур циркуляции насос 1, охла:ждаемые объекты 2, теплообменник 3, датчик 4 т-ры, корпус с нагревателями 5 с расширенной верхней частью, концентрично оси корпуса расположенные нагревательные элементы 6. Подвод жидкости из сливной магистрали 7 осуществляется тангенциально к расширенной части корпуса. Центр верхнего торца корпуса нагревателя 5 соединен через промежуточную емкость 8 с верхней частью компенсатора 9 т-рных расширений жидкости. Нижняя часть компенсатора 9 соединена с насосом 1. Программно- временное устройство через блок управления связано с датчиком 4 т-ры жидкости, с насосом 1 и элементами 6, Время охлаждения задается программно-временным устройством, т.е. время, в течение которого насос и нагреватель не работают. После разогрева жидкости до рабочей т-ры и автоматического воздухоудаления устройство может работать в непрерывном режиме. Жидкость, находящаяся в компенсато- ре 9, исключена из циркуляции по кон- 5 ТУРУ поэтому для разогрева жидкости до рабочей т-ры требуется меньшее количество нагревателей. 1 ил. (Л