ШТЫРЕВОЙ РАДИАТОР ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ РЭА

Полезная модель относится к теплотехнике и предназначена для охлаждения тепловыделяющих элементов РЭА, для улучшения теплового режима их работы.
Известен радиатор для охлаждения полупроводниковых и микроэлектронных электровакуумных приборов (полезная модель RU 110893, МПК: Н05К 7/20), содержащий фрактальные структуры на основе углерода на пластине и теплопроводящей полке, а на штырях отверстия, образующие пространственную фрактальную структуру в виде губки Менгера. Недостатком радиатора является технологическая сложность создания поверхностных и пространственных фрактальных структур.
Известен радиатор для охлаждения полупроводниковых и микроэлектронных электровакуумных приборов (полезная модель RU 123285, МПК: Н05К 7/20, H01L 23/36), содержащий поверхностную фрактальную структуру на основе углерода на пластине и теплопроводящей полке, а основной теплоотвод осуществляется отрезками капиллярных трубок, соединенных между собой методом сварки. Недостатком радиатора является технологическая сложность создания поверхностных фрактальных структур и большое количество сварных операций.
Прототипом предлагаемого устройства является штыревой радиатор (патент RU 2037988, МПК: Н05К 7/20, H01L 23/34), содержащий основание в виде теплопроводящей пластины, расположенные на ней штыри и турбулизирующие выступы. Охлаждаемый элемент располагается непосредственно на самой пластине или на теплопроводящей полке, которая располагается на пластине. Штыри выполнены в виде параллелепипедов и повернуты гранями или ребрами к потоку охлаждающей среды. На пластине у основания штырей располагаются турбулизирующие выступы.
Из недостатков прототипа следует отметить следующие.
Устройство не обеспечивает эффективный теплоотвод от охлаждаемого элемента, из-за относительно низкой теплопроводности металлов. Например у наиболее часто используемого для создания радиаторов охлаждения алюминия теплопроводность составляет 236 , у меди, которая используется значительно реже, теплопроводность составляет 401 , то есть тепло по пластине будет распространяться неравномерно, штыри находящиеся в непосредственной близости от охлаждаемого элемента будут работать эффективнее, чем штыри, находящиеся на максимальном удалении от охлаждаемого элемента, что снижает эффективность работы радиатора.
Технической задачей, которая ставилась при разработке полезной модели, является повышение эффективности работы штыревого радиатора для охлаждения элементов РЭА.
Технический результат, который требуется достичь - сокращение времени достижения равномерного распределения тепловой энергии от охлаждаемого элемента РЭА по всей поверхности основания радиатора.
Технический результат достигается за счет того, что штыревой радиатор для охлаждения элементов РЭА, содержащий основание из теплопроводящего материала, на котором расположены штыри и турбулизирующие элементы, выполненные также из теплопроводящего материала, причем основание радиатора выполнено из одной или нескольких тепловых труб, расположенных на или содержащих хотя бы одну плоскую поверхность, на которой расположены штыри и турбулизирующие элементы.
2
Форма поперечного сечения штырей произвольная, также штыри могут иметь изменяющееся поперечное сечение по длине и располагаться вместе с турбулизирующими элементами, как на стороне противоположной расположению охлаждаемого элемента, так и со стороны установки охлаждаемого элемента.
На Фиг. 1 изображена аксонометрическая проекция штыревого радиатора для охлаждения элементов РЭА.
На Фиг. 2 вид сбоку с указанием места расположения охлаждаемого элемента РЭА.
Штыревой радиатор содержит основание, выполненное из тепловой трубы - 1, содержащей плоскую поверхность. На основании - 1 расположены: охлаждаемый элемент РЭА - 2, штыри - 3 и турбулизирующие элементы - 4. В случае установки охлаждаемого элемента на неплоскую поверхность, он крепится к основанию любым известным способом, обеспечивающим тепловой контакт с основанием. Стрелками указано направление потока охлаждающей среды.
Конструкция работает следующим образом.
Охлаждаемый элемент РЭА 2, установленный на основании, отдает тепловую энергию тепловой трубе 1. При нагреве тепловой трубы теплоноситель испаряется, и пар, распространяясь внутри тепловой трубы со скоростью звука, мгновенно и равномерно разогревает всю ее поверхность. Тепло от основания 1 передается всем штырям 3 равномерно, далее тепло передается охлаждающей среде. Турбулизирующие элементы 4 обеспечивают турбулентный поток у основания штырей, что также повышает эффективность теплоотвода.
Технический результат достигнут.
Теплопроводность основания штыревого радиатора, содержащего тепловую трубу с теплопроводностью более 20000  в 50…80 раз выше, чем у традиционно применяемых металлов (алюминий, медь) при изготовлении радиаторов, что увеличивает эффективность работы радиатора, так, как скорость распространения пара в тепловой трубе, равная скорости звука, значительно превосходит скорость распространения тепла в металлах, что позволяет быстрее передать тепло от охлаждаемого элемента охлаждающей среде и позволяет повысить эффективность работы предлагаемого штыревого радиатора по сравнению с прототипом в 1,5…2,5 раза.
Техническая задача решена полностью.
Кроме того, применение тепловой трубы в качестве основания штыревого радиатора позволит достигнуть той же эффективности теплоотвода, что и у прототипа при значительном сокращении габаритных размеров и массы самого радиатора.
4