Теплообменник

Теплообменник
Полезная модель относится к радиоэлектронике и может быть использована при конструировании приборных стоек и шкафов для охлаждения электрорадиоэлементов с повышенным тепловыделением.
Известно устройство 1 для термостабилизации элементов радиоэлектронной аппаратуры, которое содержит основание для крепления радиоэлектронного элемента, выполненное в виде крышки с металлическими штырями, помещенными внутрь контейнера с плавящимся веществом, и систему жидкостного охлаждения контейнера, состоящую из тонкостенной металлической трубки, навитой в виде спирали на металлические штыри, нагнетателя охлаждающей жидеости и термоэлектрической батареи, питаемой от источнока электрической энергии.
Недостатком известного устройства являются его ограниченные возможности при необходимости охлаждения значительного количества монтажных плат и блоков с электрорадиоэлементами, размещенных в приборном шкафу.
Н05К 7/20
блока, расположенные перпендикулярно теплообменникам. Один из теплообменников непосредственно контактирует с поверхностью корпуса субблока, а другой установлен на клиньях из теплопроводного материала и снабжен овальными отверстиями, соосными отверстиям в клиньях. Собственно теплоообменник выполнен в виде плиты с каналами для циркуляции охлаждающей жидкости.
Недостатком устройства, как и предыдущего аналога, является его локальное назначение для охлаждения одного конкретного субблока радиоэлектронной аппаратуры.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип предлагаемой полезной модели, является теплообменник, используемый в конструкции шкафа 3 радиоэлектронной аппаратуры.
Шкаф содержит корпус с горизонтальными перегородками, разделяющими его на отдельные секции, в каждой из которых на перегородках закреплены верхний и нижний теплообменнки. Теплообменники выполнены в виде алюминиевых плит (оснований) с проходящими в них змеевиками, концы которых через втулки с уплотнительными резиновыми кольцами связаны с соединительными трубками, которые посредством штуцеров подключены к магистралям ввода и вывода охлаждающей жидкости.
В секциях шкафа размещены съемные субблоки, выполненные на основе теплопроводяищх пластин, которые вдвигаются по направляющим пазам в плитах теплообменников.
Недостатком прототипа является высокая трудоемкость изготовления теплообменника с встроенным змеевиком, а также наличие воздушных зазоров между трубкой змеевика и полостью основания, снижающих эффективность теплообмена с хладагентом.
Задачей полезной модели является повышение эффективности теплообмена при одновременном упрощении устройства.
Сущность полезной модели заключается в том, что в теплообменнике, содержащем основание из высокотеплопроводного металла с установленным в нем змеевиком, по которому циркулирует охлаждающая жидкость, змеевик установлен в выемке прямоугольного сечения, выполненной в основании, а зазоры между стенками выемки и трубкой змеевика заполнены теплопроводящим компаундом, при этом толщина h основания, ширина а и глубина Ъ выемки удовлетворяют следующим условиям: h  (1,5-2,0) d,a  (1,0-1,5)   (1,0-1,5) cf, где  наружный диаметр трубки змеевика.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых представлены:
фиг. 1 - теплообменник, вид сверху,
фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1,
Теплообменник содержит основание 1, выполненное в виде плиты толщиной h из высокотеплопроводного металла (преимущественно, алюминия), с выемкой 2 прямоугольного сечения шириной а и глубиной 6, в которую помещен змеевик 3, по которому циркулирует охлаждающая жидкость. Наружный диаметр трубки змеевика - d. Зазоры между стенками выемки 2 и трубкой змеевика 3 заполнены теплопроводным компаундом 4.
В качестве теплопроводного компаунда в теплообменнике может быть использован компаунд на основе силоксановой композиции, например, марки КСТ.
Пропорциональные соотношения размеров элементов теплообменника удовлетворяют следующим условиям: h  (1,5-2,0) J, а  (1,0-1,5) J,   (1,0-1,5).
ность их монтажа зависят от общих габаритных размеров основания, количества колен змеевика, типа хладагента, используемого в контурах охлаждения приборной стойки.
На фиг. 1 показан один из возможных вариантов размещения блоков на теплообменнике с основанием размерами 1280 х 460 х 28 мм и змеевиком с тремя перегибами трубки. На конце теплообменника со стороны расположения двух перегибов змеевика над центральными трубками установлен блок силовых контакторов 5, а остальная поверхность основания использована для установки блоков вторичных источников питания 6, каждый из которых расположен в зоне прохождения одной из центральных и одной из боковых трубок змеевика.
При изготовлении теплообменника вырезают из заготовки алюминиевого листа основание 1 требуемого размера, протачивают фрезой выемку 2 по форме змеевика и укладывают в нее змеевик 3. Затем заливают выемку 2 компаундом 4, а после его затвердевания встраивают теплообменник в приборную стойку или приборный шкаф и состыковывают концы змеевика с магистралями ввода и вывода хладагента. В зависимости от используемой в приборной стойке схемы ввода, распределения и вывода хладагента стыковку производят непосредственно с помощью штуцерных соединений или посредством вспомогательных трубок. Затем монтируют блоки 5,6с электрорадиоэлементами.
Устройство работает следующим образом.
Тепло, выделяемое электрорадиоэлементами во время работы аппаратуры, через контактную поверхность теплопроводящих корпусов, в которых они размещены, передается основанию, распределяется по нему и далее от поверхности стенок выемки через слой теплопроводящего компаунда и стенки трубки змеевика 3 передается хладагенту, циркулирующему по змеевику.
При этом эффективность охлаждения электрорадиоэлементов повышается благодаря увеличению площади теплового контакта с теплообменником и отсутствию в основании воздушных зазоров в выемках, вносяш;их дополнительное тепловое сопротивление.
Конструкция позволяет без существенного усложнения технолического процесса варьировать количество колен змеевика или его конфигурацию с учетом интенсивности тепловыделения размещаемых блоков, не изменяя габаритных размеров теплообменника и не вводя в него дополнительных узлов ввода и вывода хладагента.
Преимуществом конструкции является также возможность непосредственного использования основания теплообменника в качестве несущего или опорного элемента конструкции, например, в качестве перегородки приборной стенки или стенки шкафа.
Промышленная применимость полезной модели определяется тем, что предлагаемый теплообменник может быть изготовлен в соответствии с приведенным описанием и чертежами из известных материалов по известной технологии и использован для охлаждения электрорадиоэлементов в различных конструкциях приборных стоек и шкафов радиоэлектронной аппаратуры.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Патент РФ № 2180161, МПК Н05К 7/20, публ. 27.02.2002г.
2.Авт. св. СССР № 1120501, МПК Н05К 7/20, публ. 1984г.
3.Патент РФ № 2106076, МПК Н05К 7/20, публ. 27.02.1998г.