СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №2/2012

вой поток 0,25 Вт/м 2 от охлаждаемой поверхности при допустимом перег реве поверхности корпуса 30 ° С. Что бы не увеличивать габариты блока, но повысить эффективность теплоотво да, применяют принудительную кон векцию. При внешнем принудительном охлаждении движение потока воздуха осуществляется вентилятором. Венти лятор создаёт воздушный поток, кото рый преодолевает сопротивление сре ды, проходит через рёбра блока и охлаждает их. Тепловой расчёт для принудитель ного охлаждения менее точен, чем для других способов охлаждения, так как невозможно рассчитать скорость воз духа в каждой точке теплового потока. На практике пользуются эмпиричес кими данными, полученными для эле ментов правильной геометрической формы. Количество тепла, отводимого при обдуве: Q = CW Δ T , (7) где: C – удельная теплоёмкость воз духа (при нормальных условиях 0,24 ккал/кг ° С); W – количество возду ха, кг; Δ T – температура перегрева, ° С. Мощность, рассеиваемая в блоке в виде тепла, принимается равной по требляемой электрической мощности. При полном переходе электрической энергии в тепловую справедливо со отношение 1 кВт ч = 860 ккал. Расход воздуха, необходимый для от вода заданной мощности, м 3 /час: V р = 860 kP / C ρΔ T , (8) где: Р – мощность , выделяемая в блоке, кВт; k – коэффициент, учитывающий утечку охлажденного воздуха через неплотности в конструкции подвода воздуха (обычно 1,25); ρ – плотность воздуха (при 0 ° С и нормальном атмо сферном давлении ρ = 1,293 кг/м 3 ). Для ориентировочного расчёта можно считать, что при перегреве Δ T = 10 ° С для отвода 1 кВт тепла необходимо 400 м 3 воздуха в час. В зависимости от полученного зна чения V р выбирается тип вентилятора, а от конструкции зависит сопротивле ние воздушному потоку и статическое давление. Статическим давлением на зывается разница между давлением воздушного потока, формируемого вентилятором, и атмосферным давле нием; оно измеряется в мм водяного столба и зависит от производительнос ти вентилятора. Сегодня серийно производятся вен тиляторы самой разной производи тельности и разных габаритов. Следу ет помнить, что производительность указывается при нулевом статическом давлении, а реальная работа происхо дит при давлении, отличном от нуля. Так как поток воздуха от вентилятора встречает на своём пути препятствия (углы, стенки и т.д.), возникает сопро тивление движению воздуха, умень шается воздушный поток и растёт статическое давление. Поэтому необ ходимо заложить запас по производи тельности на 20…30% больше расчёт ного. Статическое давление, создаваемое воздушным потоком, уровень шума и потребляемая электрическаямощность вентилятора зависят от таких характе ристик, как скорость вращения и диа метр вентилятора. При увеличении производительности вентилятора на 10% за счёт увеличения скорости его вращения статическое давление увели чивается на 20%. Если нельзя подобрать вентилятор по производительности и заданному статическому давлению или его габа риты оказываются слишком больши ми, применяют каскадирование. Па раллельная работа двух вентиляторов позволяет получить удвоенный воз душный поток при неизменном стати ческом давлении, а последовательная установка позволяет удвоить статичес кое давление при неизменном воздуш ном потоке. Принудительное охлаждение дости гается или откачкой нагретого воздуха из корпуса вентилятором на выпуск ной стороне, или нагнетанием холод ного воздуха вентилятором на вход ной стороне. Наиболее эффективно применить нагнетающий вентилятор, который образует направленный воз душный поток, обдувая внешние стен ки блока. Чтобы избежать попадания в рёбра и пазы пыли, охлаждающий воздух фильтруют. Материалом фильтров яв ляется резиновая крошка, минераль ная вата, стекловолокно, фильтрован ная ткань или капрон. Кфильтрам дол жен обеспечиваться лёгкий доступ для периодической их замены и чистки. На рис. 2 представлен блок обработ ки сигналов мощностью 100 Вт. Блок закрытый, пылебрызгозащищённый, внутри замещения теплого воздуха хо лодным не происходит, внутренняя конвекция отсутствует. Охлаждение за счёт естественного охлаждения не существенно. Основное охлаждение блока – внешнее принудительное воз душное охлаждение вентилятором производительностью 280 м 3 /ч и при помощи термоэлектического холо дильника. Тепло от нагретых состав ных элементов (ячеек) передаётся при помощи клиновой группы на корпус блока за счёт теплопроводности. Для увеличения площади съёма тепла яче ек в верхней крышке блока закреплён медный жгут (рис. 3), который прижи мается к верхней планке ячеек (рис. 2). ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 48 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2012 Окна выброса воздуха Поток воздуха Полупроводниковые холодильники Рис. 2. Блок обработки сигналов Вид снизу Паз для резины Медный провод Канал для воздуха Вид сбоку Рис. 3. Верхняя крышка блока © СТА-ПРЕСС