Тепловые процессы в радиоэлектронной аппаратуре

дипломная работа

1.3 Тепловые процессы в радиоэлектронной аппаратуре

Показатели надежности радиоэлектронных устройств значительно зависят от того на сколько правильно соблюдены тепловые режимы на электрорадиоизделиях.

Под тепловым режимом электрорадиоизделий понимается отношение полученной рабочей температуры к максимально допустимому значению температуры, прописанном в технических условиях на это ЭРИ.

Общеизвестно, что подавляющая часть всей потребляемой радиоэлектронной аппаратурой мощности выделяется в качестве тепловой энергии, за счет чего происходит перегревание чувствительных элементов конструкции.

Существует три основных способа рассеивания тепловой энергии, выделяемой в радиоэлектронной аппаратуре. Это теплопроводность (кондукция), конвективная передача и излучение. Однако, скажем, для аппаратуры космической тематики таких способа используется только два, так как конвективная теплопередача в условиях космического пространства отсутствует. Передача тепла осуществляется от кристалла электрорадиоэлемента на печатные платы и далее на внутренние узлы конструкции и, непосредственно, на корпус аппаратуры.

Конвективная передача - это вид теплопередачи, который протекает в среде жидкостей или газов и который связан с перемешиванием объемов этих веществ.

Конвективная теплопередача может быть естественной или вынужденной. В аппаратуре, обладающей лишь естественной конвекцией, нет устройств, ускоряющих протекание потоков воздуха, и поэтому тепло передается в окружающее пространство, непосредственно, через корпус аппаратуры. Однако, не всегда естественной конвекции достаточно для отведения скапливающейся тепловой энергии внутри аппаратуры. И в этом случае необходимо добавлять к аппаратуре различные механизмы, ускоряющие протекание воздуха через устройство, используя, таким образом, вынужденную конвекцию. Коэффициент конвективной передачи тепла в этом случае увеличивается на порядок. Однако, использование механизмов, ускоряющих протекание воздушных масс, не всегда эффективно, например, если плотности воздуха мала. В этих случаях есть возможность использовать конвективную передачу за счет жидкостей, что даже более эффективно, нежели газы.

Но есть большой минус использования механизмов, обеспечивающих вынужденную конвекцию, связанный с увеличением габаритных размеров и массы аппаратуры.

Конечно, есть возможность увеличить эффективность теплопередачи за счет конвекции с помощью увеличения поверхностей, которые омываются воздухом, но это снова влечет за собой увеличение габаритных размеров и массы, что не соответствует задачам миниатюризации. Вот почему отведение тепла с помощью конвекции в радиоэлектронной аппаратуре имеет свои ограничения.

Отведение тепла за счет лучистой энергии тел представляет собой электромагнитные волны, возникающие в веществах при накоплении ими внутренней тепловой энергии. Распространение электромагнитных волн веществом происходит одинаково во всех направлениях окружающего пространства.

Таким образом, главные особенности протекания тепловых процессов в радиоэлектронной аппаратуре являются:

>в радиоэлектронной аппаратуре имеется большая удельная мощность выделения из-за стремления к миниатюризации;

>также в связи с плотной внутренней компоновкой и незначительных внутренних объемах воздуха важнейшим способом теплопередачи в радиоэлектронной аппаратуре является кондуктивная теплопередача, а не излучение или конвекция;

> самыми чувствительными к тепловым перегрузкам элементами конструкции радиоэлектронной аппаратуры являются бескорпусные электрорадиоизделия;

>теплопередача в радиоэлектронной аппаратуре осуществляется, главным образом, за счет теплопроводности металлических конструктивных частей, выполненных, как правило, из алюминиевых и медных сплавов, потому что они имеют наилучшие коэффициенты теплопроводности в отличие от других материалов (см. таблицу 1); поэтому источники выделения тепла, главным образом, располагают в непосредственной близости с корпусом блока или какими-либо другими металлическими элементами конструкции;

Таблица № 1. Коэффициенты теплопроводности различный материалов

¦ источники, выделяющие большую мощность, стараются расположить вдали от других соседних элементов, чтобы не допустить их перегрева, а также располагать такие источники в непосредственной близости с местами отвода тепла;

¦ для увеличения совокупной поверхности отдачи тепла некоторые конструктивные узлы расчленяют на части;

¦ при наличии обдува воздухом снаружи корпуса весьма эффективно использование наружных ребер, которые должны быть расположены по направлению движения потоков воздуха.

Делись добром ;)