Giustificazione della scelta di un sistema di raffreddamento. Scelta di un metodo di raffreddamento

Quando si sceglie un metodo di raffreddamento per un EA, vengono presi in considerazione la modalità operativa, il design, la quantità di potenza dissipata, l'oggetto dell'installazione e l'ambiente.

La modalità operativa dell'apparecchiatura può essere a lungo termine, a breve termine, ripetuta a breve termine ed è caratterizzata dalla durata degli stati di accensione e spegnimento. La modalità a lungo termine è caratteristica delle apparecchiature fisse, che rimangono accese per molte ore; la modalità a breve termine è caratteristica delle apparecchiature di bordo, il cui tempo di funzionamento è breve e ammonta a diversi minuti o ore. È molto probabile che quando si progettano apparecchiature complesse con tempi di funzionamento lunghi, sarà necessario sviluppare un sistema di raffreddamento forzato (CO). Per le apparecchiature monouso con modalità operativa a breve termine è possibile fare a meno della CO forzata. La decisione di sviluppare un CO per apparecchiature in modalità operativa ripetuta a breve termine viene presa solo dopo aver analizzato la durata degli stati on-off e la natura del suo surriscaldamento e raffreddamento.

A causa della bassa dissipazione di potenza, l'EA portatile non viene alimentato con CO forzata. Nelle apparecchiature complesse è necessario utilizzare aria forzata o CO acqua-aria. La CO2 acqua-aria viene fornita, ad esempio, a un computer in una struttura ermeticamente chiusa.

L'analisi termica dell'EA ci consente di ottenere dati preliminari sull'RM sviluppato. Per fare ciò, per ciascun modulo del primo livello, viene compilato un elenco dei componenti che generano carburante, vengono stabilite la dissipazione di potenza e le temperature massime consentite. Sulla base di questi dati vengono identificati i componenti critici per il surriscaldamento, nonché i componenti installati sui dissipatori di calore. Successivamente vengono calcolati i flussi termici specifici superficiali e/o volumetrici dei moduli di livello superiore. Per fare ciò è necessario calcolare la potenza dissipata nei moduli dai componenti, dalla superficie esterna o dal volume dei moduli. Basato sui valori di densità del flusso di calore qs E q v in prima approssimazione, il sistema di raffreddamento viene scelto (Tabella 4.10) in base al surriscaldamento ammissibile di 40 °C.

Tabella 4.10. Densità del flusso termico delle apparecchiature

Quindi, per tutti i moduli, a partire dai moduli del primo livello, viene compilato un elenco di componenti o moduli di livello inferiore, posizionati secondo il criterio di surriscaldamento minimo e il flusso di refrigerante viene determinato utilizzando l'equazione del bilancio termico. Se si prevede di utilizzare l'aria come refrigerante, è necessario stabilirne la quantità, la temperatura massima possibile all'ingresso della CO, controllare il contenuto di polvere e la presenza di impurità aggressive al suo interno. La presenza di polvere nell'aria richiede l'installazione di filtri antipolvere. La presenza di gas aggressivi nell'aria, come l'anidride solforosa, che provoca un'intensa corrosione delle strutture metalliche, richiederà l'uso di filtri speciali.

L'aria all'ingresso della CO può essere calda; nella CO è presente un condizionatore d'aria per raffreddarla alla temperatura richiesta. Se nel luogo di utilizzo non è presente aria nella quantità richiesta o con i parametri richiesti, è possibile utilizzare il refrigerante liquido (acqua, carburante) secondo lo schema di raffreddamento acqua-aria. La temperatura del refrigerante liquido può essere abbassata mediante scambiatori di calore.

L'assenza di una quantità sufficiente di aria o liquido nel sito obbliga il progettista a provvedere alla rimozione del calore dagli elementi massicci freddi delle strutture portanti per conduzione. Se l'impianto non dispone di alimentatori con le tensioni e le potenze richieste, è necessario introdurre nella progettazione alimentatori a CO, il che peggiorerà senza dubbio i parametri di progettazione di base dell'EA raffreddato.

I metodi di raffreddamento, a seconda del tipo di mezzo refrigerante, si dividono in raffreddamento diretto e raffreddamento con liquido refrigerante (raffreddamento indiretto).

Con il raffreddamento diretto, il calore percepito dai dispositivi di raffreddamento viene trasferito direttamente al refrigerante in ebollizione al loro interno. Quando si raffredda con un liquido di raffreddamento, il calore nei dispositivi di raffreddamento viene trasferito a un mezzo intermedio: il liquido di raffreddamento, con l'aiuto del quale viene trasferito al refrigerante situato nell'evaporatore dell'unità di refrigerazione, solitamente situato a una certa distanza dall'oggetto da raffreddare .

Con questo metodo di raffreddamento, la sottrazione di calore dall'oggetto raffreddato provoca un aumento della temperatura del liquido refrigerante nei dispositivi di raffreddamento senza modificarne lo stato di aggregazione.

Le aree di applicazione di un particolare metodo sono determinate dalle loro caratteristiche, che influenzano il processo tecnologico, nonché dagli indicatori economici.

Un sistema di refrigerazione con raffreddamento diretto è più semplice perché non dispone di un evaporatore per il raffreddamento del liquido di raffreddamento e di una pompa per la sua circolazione. Di conseguenza, questa installazione richiede costi iniziali inferiori rispetto a un’installazione di raffreddamento indiretto, nonché costi energetici inferiori.

Allo stesso tempo, il metodo di raffreddamento diretto presenta anche gravi svantaggi, vale a dire:

Esiste il pericolo che il refrigerante penetri nei locali (apparecchiature) se la densità del sistema viene violata. Il pericolo per le persone aumenta notevolmente quando vengono utilizzati refrigeranti tossici come l'ammoniaca.

Anche quando si utilizzano refrigeranti più sicuri, come i freon, non è consigliabile utilizzare il raffreddamento diretto di ambienti in cui potrebbe essere presente un gran numero di persone.

Questo rapporto tra vantaggi e svantaggi di entrambi i sistemi per lungo tempo non ha dato vantaggi predominanti a nessuno di essi.

Tuttavia, a causa dell'avvento e dell'uso diffuso del controllo automatico della fornitura di refrigerante ai dispositivi di raffreddamento, le unità di refrigerazione con raffreddamento diretto hanno guadagnato vantaggio in quanto sono più economiche in termini di costi di capitale e di esercizio e più durevoli.

A seconda del tipo di dispositivi di raffreddamento e del metodo di organizzazione della circolazione dell'aria nella cella refrigerata, il raffreddamento senza contatto con trasferimento di calore attraverso l'aria è suddiviso in sistemi di raffreddamento a batteria (quando si utilizzano batterie - dispositivi di raffreddamento con movimento dell'aria libero), raffreddamento ad aria ( quando si utilizzano aerorefrigeranti - dispositivi di raffreddamento con movimento d'aria forzata) e raffreddamento misto (utilizzando batterie e aerorefrigeranti).

Il sistema di raffreddamento ad aria è caratterizzato dal movimento forzato dell'aria nella stanza e da velocità notevolmente più elevate, che in alcuni dispositivi raggiungono fino a 10 m/s.

Con il raffreddamento ad aria, l'aria viene miscelata meglio, per cui non si verificano forti differenze di temperatura e umidità dell'aria nel volume.

Le velocità dell'aria più elevate caratteristiche dei sistemi di raffreddamento ad aria intensificano il processo di scambio di calore sia tra il corpo raffreddato e l'aria, sia tra l'aria e i dispositivi di raffreddamento (il coefficiente di trasferimento del calore durante il raffreddamento dell'aria aumenta in media da tre a quattro volte). Ciò riduce il tempo di raffreddamento e quindi riduce il tempo di lavorazione.

I vantaggi inerenti ai sistemi di refrigerazione con raffreddatori ad aria sono evidenti, quindi il progetto utilizza uno schema di raffreddamento decentralizzato diretto, con raffreddatori ad aria scelti come dispositivi di raffreddamento.

Il refrigerante viene fornito ai dispositivi di strozzamento a causa della differenza di pressione tra i lati di bassa e alta pressione dell'unità di refrigerazione.

L'uso di un sistema di raffreddamento a camera decentralizzato presenta una serie di vantaggi rispetto a un sistema di raffreddamento centralizzato, come ad esempio:

• - indipendenza degli oggetti raffreddati gli uni dagli altri;
• - funzionamento più affidabile, definizione di precise condizioni di temperatura;
• - ridurre la quantità di attrezzature e la lunghezza delle condotte;
• - la possibilità di utilizzare macchine frigorifere aggregate e la loro maggiore affidabilità grazie alla semplificazione e alla riduzione del volume dei lavori di installazione;
• - elevata disponibilità di fabbrica delle apparecchiature per l'installazione.

Giustificazione della scelta del sistema di approvvigionamento idrico tecnico per LNPP-2 Tavola rotonda "Aspetti ambientali dell'uso delle torri di raffreddamento nei sistemi di raffreddamento delle centrali nucleari" Sosnovy Bor

Principali problematiche Non è stata ancora effettuata un'analisi comparativa del funzionamento delle unità con “torri di raffreddamento a secco e ad umido”. È impossibile non tenere conto del fatto che la torcia a vapore catturerà e diffonderà gli aerosol radianti dai tubi di ventilazione dell'LNPP operativo all'ambiente più vicino. Gli esperti medici prevedono già un aumento del numero di malattie causate da questo quartiere. Ad oggi non sono stati condotti studi sulle possibili conseguenze sulla salute umana e sulla natura dell’intera gamma di componenti chimici e biologici disciolti nell’acqua del Golfo di Finlandia che verranno rilasciati dalle torri di raffreddamento “umide”.

Principali questioni La nuvola di vapore sul vulcano Sosnovoborsky coprirà la città e gli insediamenti vicini della regione di Leningrado. Il numero di giorni soleggiati nella nostra regione già nuvolosa diminuirà notevolmente. In inverno, la nostra città e le aree circostanti diventano ghiacciate a causa dell'umidità in continua caduta. Una discussione speciale riguarda la zona di 500 metri attorno alle torri di raffreddamento. A soffrire di più saranno il personale operativo della centrale nucleare di Leningrado, i dipendenti della NITI, i lavoratori e i dipendenti delle imprese situate nella zona industriale.

I principali fattori per la scelta di un sistema di raffreddamento sono i requisiti tecnici iniziali per la potenza dell'unità di potenza, riferimento, affidabilità operativa; condizioni climatiche e idrologiche locali, incl. disponibilità di una fonte di approvvigionamento idrico; restrizioni di spazio; requisiti della documentazione normativa nel campo della protezione ambientale; fattori di costo, incl. costi operativi.

Codice dell'acqua della Federazione Russa da N 74-FZ (entrato in vigore da) Capitolo 6. PROTEZIONE DEI CORPI IDRICI Articolo 60. Protezione dei corpi idrici durante la progettazione, costruzione, ricostruzione, messa in servizio, funzionamento di un sistema di gestione dell'acqua Clausola 4 Progettazione Non è consentito l'uso di sistemi di approvvigionamento idrico tecnico a flusso diretto.

Riciclaggio del sistema di approvvigionamento idrico tecnico Vantaggi: consente di ridurre drasticamente la necessità di acqua dolce nelle centrali nucleari e di ridurre significativamente lo scarico di calore nella fonte idrica Svantaggi: in termini di struttura, il sistema è più complesso del flusso diretto, più costoso da costruire e operare

Lavoro svolto sul confronto tra torri di raffreddamento evaporative e “a secco” “Analisi comparativa del funzionamento di unità con torri di raffreddamento “a secco” e “umide”” (JSC SPbAEP, 2005) “Studi tecnici ed economici di confronto tra “umido” e “ torri di raffreddamento a secco" in relazione alle condizioni del sito NVNPP-2" (JSC Atomenergoproekt, 2009)

I vantaggi delle torri di raffreddamento evaporative sono il raggiungimento degli indicatori tecnici ed economici richiesti del progetto LNPP-2, fornendo una potenza dell'unità di potenza di 1198 MW, minimizzando i costi di raffreddamento, referenzialità delle decisioni prese, esperienza operativa positiva nella gestione delle centrali nucleari in Russia e all'estero, che consente il periodo di attuazione richiesto dal progetto (messa in servizio nel 2013); conformità ai requisiti della documentazione normativa nel campo della protezione ambientale

I costi di capitale delle torri di raffreddamento a secco sono 3-5 volte superiori ai costi delle torri di raffreddamento evaporative, una significativa sottoproduzione dell'energia delle centrali nucleari che operano su torri di raffreddamento "a secco", dovuta alla temperatura più elevata dell'aria. acqua raffreddata, mancanza di esperienza nell'utilizzo di torri di raffreddamento "a secco" ad alta potenza nelle condizioni climatiche invernali del sito NPP-2 di Leningrado, che riduce l'affidabilità del funzionamento della centrale nucleare. La rimozione del calore dalla torre di raffreddamento a secco è controllato aprendo/chiudendo numerose serrande e accendendo/spegnendo le sezioni di scambio termico mediante valvole azionate elettricamente in base ai segnali provenienti da numerosi sensori. L'affidabilità del sistema, soprattutto in condizioni meteorologiche difficili, è notevolmente ridotta. impatto termico sull’ambiente.

Valutazione dell'impatto delle torri di raffreddamento sulla distribuzione delle emissioni di ventilazione dalle centrali nucleari L'influenza della torcia della torre di raffreddamento sulla diffusione delle impurità delle emissioni di gas-aerosol nel tubo di ventilazione dell'LNPP-2 porta a una dispersione più intensa del radioattivo impurità mentre si diffonde vicino alla torcia. Nel calcolare le probabili concentrazioni di radionuclidi nell'aria di superficie, sono state utilizzate le statistiche decennali delle osservazioni meteorologiche. I valori dei fattori di diluizione e deposizione sono stati studiati entro un raggio fino a 10 km dalla fonte di emissione (compresa la città di Sosnovy Bor) in direzione di 16 punti.

Valutazione dell'impatto delle torri di raffreddamento sulla diffusione delle emissioni di ventilazione delle centrali nucleari Secondo stime prudenti, tenendo conto della diffusione del pennacchio della torre di raffreddamento con una direzione del vento costante, coincidente con la direzione dalla torre di raffreddamento al tubo di ventilazione del LNPP-2, porta ad un aumento delle singole concentrazioni al suolo di non più di 2 volte per le categorie di stabilità meteorologica A– D, formando inquinamento atmosferico a distanze fino a 3 km dalla centrale nucleare. A distanze superiori a 10 km l'aumento massimo delle concentrazioni non supererà il 40%. Per le condizioni considerate, sono state studiate le massime dosi individuali possibili di radiazioni a un gruppo critico della popolazione, causate dalle emissioni nominali di aerosol di gas da LNPP-2. Quando vengono messe in funzione quattro unità, i carichi di dose su un gruppo critico della popolazione, tenendo conto dell'influenza delle torri di raffreddamento, non supereranno il livello di rischio incondizionatamente accettabile (meno di 10 μSv/anno) secondo NRB-99 /2009

Valutazione dell'impatto delle torri di raffreddamento sulla distribuzione delle emissioni di ventilazione dal LNPP operativo Le emissioni di gas inerti e 131-iodio da 4 unità di LNPP-2, che costituiscono principalmente il carico di dose sulla popolazione, non supereranno il 40% del emissione corrispondente e, di conseguenza, la dose di carico sulla popolazione, dalla centrale nucleare di Leningrado in funzione. Secondo i dati del Radium Institute da cui prende il nome. V.G. Khlopin [rapporto al Forum ambientale internazionale “Ambiente e salute umana”, 2008, San Pietroburgo; relazione di un incontro presso JSC Atomenergoproekt, Mosca, 2010] una stima realistica delle dosi efficaci per la popolazione derivanti dalle emissioni della centrale nucleare di Leningrado in funzione nella città non superava 0,5 μSv/anno.

Valutazione dell'impatto delle torri di raffreddamento sulla diffusione delle emissioni di ventilazione dall'LNPP in esercizio Tenendo conto del sopra menzionato possibile aumento delle concentrazioni una tantum nell'aria fino a 2 volte, i carichi di dose derivanti dalle emissioni di aerosol di gas dall'LNPP che cadono nell'LNPP la zona di propagazione del pennacchio delle torri di raffreddamento LNPP-2 nella zona vicina (fino a 3 km dalla sorgente) non supererà 1 μSv/anno. Quando quattro unità VVER verranno messe in funzione, i carichi di dose su un gruppo critico della popolazione, tenendo conto dell’influenza delle torri di raffreddamento, non supereranno il livello di rischio incondizionatamente accettabile (meno di 10 μSv/anno) secondo NRB- 99/2009

Inquinanti specifici nell'acqua di raffreddamento delle torri di raffreddamento Il contenuto di componenti specifici nell'acqua dei sistemi di approvvigionamento idrico tecnico (MU, Rospotrebnadzor) deve garantire il rispetto delle concentrazioni massime consentite nell'aria dell'area di lavoro (AW). È stata effettuata una valutazione preliminare della conformità della qualità dell'acqua (sali di metalli tossici di classe di pericolo 1-2) delle torri di raffreddamento alla concentrazione massima media giornaliera ammissibile per la popolazione, che è 1-2 ordini di grandezza più stringente rispetto alla concentrazione massima consentita nell'aria dell'area di lavoro. La valutazione è stata effettuata in conformità con 1. Linee guida AIEA Dispersione di materiali radioattivi nell'aria e nell'acqua e considerazione della distribuzione della popolazione nella valutazione dei siti per le centrali nucleari. NS-G Requisiti degli standard di sicurezza internazionali "Modelli generici per l'uso nella valutazione dell'impatto degli scarichi di sostanze radioattive sull'ambiente" (SRS n. 19, IAEA, Vienna, 2001)

Inquinanti specifici nell'acqua di raffreddamento delle torri di raffreddamento Elemento Relativo agli MPCs concentrazione di metalli pesanti nell'aria all'imbocco della torre di raffreddamento Cu1, Pb1, Ni6, Cd5, Co9, Mn3, 210 -3

Inquinanti specifici nell'acqua di raffreddamento delle torri di raffreddamento Nell'aria all'imbocco delle torri di raffreddamento (senza tener conto della diluizione con aria atmosferica), le concentrazioni di metalli tossici rispetto alla concentrazione massima ammissibile non superano 6 (nichel contenuto nell'acqua iniziale acqua di mare). Tenendo conto delle proprietà dispersive dell'atmosfera con un fattore di dispersione massimo assunto pari a 10-4, si prevede che le concentrazioni di metalli tossici nell'aria della zona vicina dell'LNPP-2 siano migliaia di volte inferiori all'MPC, che non porterà a conseguenze significative per la popolazione e per le componenti dell’ecosistema.

Inibitori e biocidi nell'acqua delle torri di raffreddamento Per prevenire la corrosione e le incrostazioni biologiche nelle torri di raffreddamento, vengono utilizzati i seguenti reagenti: Carbone colloidale Concentrazione nell'aria all'uscita della torre di raffreddamento = 8, mg/m3 (*) a MPC.s. = 5, mg/m3 (carbonio). Ipoclorito di sodio Concentrazione nell'aria all'uscita della torre di raffreddamento = 1, mg/m 3 (*) a MPC.s. = 3, mg/m 3 (per il cloro). (*) Concentrazioni calcolate ottenute utilizzando un metodo conservativo (SRS n. 19, AIEA, Vienna, 2001)

Valutazioni ambientali statali condotte per LNPP-2 1. Valutazione ambientale statale dei materiali a sostegno della licenza di Rostechnadzor per l'ubicazione delle unità 1 e 2 dell'LNPP-2 2. Valutazione ambientale statale dei materiali a sostegno della licenza di Rostechnadzor per la costruzione delle unità 1 e 2 del LNPP-2 3. Glavgosexpertiza 4. Valutazione ambientale statale dei materiali giustificazione della licenza di Rostechnadzor per l'ubicazione delle unità 3 e 4 del LNPP-2

Risultati delle valutazioni ambientali effettuate per la prima fase del LNPP-2 “La commissione di esperti della valutazione ambientale statale rileva che i materiali presentati per giustificare la licenza per l'ubicazione e la costruzione delle unità di potenza 1 e 2 del LNPP-2 in composizione e il contenuto è conforme ai requisiti degli atti legislativi e dei documenti normativi della Federazione Russa nel campo della protezione dell'ambiente. La documentazione presentata contiene materiali sull’impatto delle unità di potenza 1 e 2 sull’ambiente, che riflettono le misure di protezione ambientale e giustificano la sicurezza ambientale dell’attività pianificata”.

Materiali generalizzati come parte del progetto della 2a fase del LNPP-2 Valutazione multifattoriale del rischio ambientale per la popolazione derivante dall'inquinamento ambientale durante il funzionamento simultaneo (normale) di LNPP-2 e LNPP in conformità con le Linee guida Rospotrebnadzor R, NRB-99/ 2009, Linee guida AIEA, Raccomandazioni ICRP, ecc. Valutazione delle conseguenze per la popolazione, del grado di contaminazione del suolo, dell'aria, dell'acqua, degli alimenti derivanti da incidenti presso le centrali elettriche in conformità con le raccomandazioni dell'AIEA (Procedure per la conduzione di valutazioni probabilistiche sulla sicurezza dell'energia nucleare Impianti (Livello 3): Conseguenze fuori sito e stima dei rischi per il pubblico: una pratica di sicurezza. Serie sulla sicurezza dell'AIEA n. 50-P-12).

Modernizzazione del progetto della torre di raffreddamento LNPP-2 in fase di costruzione Soluzione iniziale per l'unità di potenza Numero di torri di raffreddamento per unità Portata d'acqua di circolazione, m3/ora Perdita d'acqua per evaporazione, % / m3/giorno Perdita d'acqua con trascinamento di gocce, % / m3/giorno Perdite totali per quattro unità di potenza, m3/giorno Blocco,1 / .002 / 3,6 Blocco,1 / .002 / 3,4 Blocco,1 / .002 / 3,4 Blocco,1 / .002 / 3,4 Soluzione ottimizzata per unità di potenza Numero torri di raffreddamento per unità Consumo di acqua di circolazione, m3/ora Perdite d'acqua per evaporazione, % / m3/giorno Perdite d'acqua con trascinamento di gocce, % / m3/giorno Perdite totali per quattro unità di potenza, m3/giorno Blocco .1 / .001 / 1.8 Blocco,1 / .001 / 1.7 Blocco,1 / .001 / 1.7 Blocco,1 / .001 / 1.7

Ammodernamento del progetto della torre di raffreddamento LNPP-2 durante la costruzione Durante lo sviluppo della documentazione di lavoro per le torri di raffreddamento LNPP-2, è stata ottenuta una riduzione delle perdite d'acqua nella quantità di m3/giorno. Allo stesso tempo, l’entità delle perdite dovute al trascinamento delle goccioline è stata ridotta della metà. Tali risultati sono stati raggiunti grazie all’uso di serbatoi d’acqua altamente efficienti e alla logica della riduzione del consumo di acqua circolante.

Ministero dell'Istruzione della Repubblica di Bielorussia

Istituzione educativa "Università statale bielorussa"

informatica e radioelettronica"

Dipartimento delle RES

ASTRATTO

sul tema:

“Selezione di un metodo di raffreddamento in fase iniziale di progettazione”

Minsk, 2008

Il metodo di raffreddamento determina in gran parte la progettazione, quindi già nelle fasi iniziali della progettazione (proposta tecnica e progetto preliminare). È necessario scegliere un metodo di raffreddamento e solo successivamente iniziare lo sviluppo. In una fase iniziale, il progettista ha a sua disposizione una specifica tecnica, che contiene informazioni sulla natura del regime termico; per selezionare un metodo di raffreddamento, sono richiesti i seguenti dati:

Potenza dissipata nel blocco;

Gamma di possibili variazioni della temperatura ambiente, ;

Limiti per le variazioni della pressione ambiente, ;

Tempo di funzionamento continuo;

Temperatura dell'elemento meno resistente al calore;

Prima di procedere con il calcolo è necessario calcolare il fattore di riempimento per volume:

dov'è il volume dell'i-esimo elemento;

Numero di elementi;

Volume occupato da un sistema elettronico.

Il fattore di riempimento del volume caratterizza il grado di utilizzo utile del volume; solitamente è specificato nelle specifiche tecniche.

Durante il calcolo, il tempo di funzionamento continuo deve essere lungo, poiché il metodo descritto non può essere applicato in modalità a breve termine o periodica. Le caratteristiche termiche sono influenzate dalla pressione, in particolare dalla bassa pressione. L'area dell'alloggiamento del sistema elettronico e il fattore di riempimento volumetrico vengono utilizzati per determinare il valore convenzionale della superficie di scambio termico, che è determinato da:

dove sono le dimensioni geometriche del corpo del dispositivo.

Se si sceglie il metodo di raffreddamento per un elemento di grandi dimensioni, la dimensione della superficie di scambio termico viene determinata dai disegni corrispondenti in base alle dimensioni geometriche della superficie a diretto contatto con il liquido di raffreddamento. L'indicatore principale che determina le aree di opportuna applicazione del metodo di raffreddamento è il valore della densità del flusso di calore che passa attraverso la superficie di scambio termico. Questo valore è determinato come segue:

dove è un coefficiente che tiene conto della pressione dell'aria. Determinato dalle tabelle (ad esempio, Dulnik G.M. "Trasferimento di calore e massa in REA").

Alla normale pressione atmosferica.

Il secondo indicatore può essere il surriscaldamento minimo consentito dell'elemento, che è determinato come segue:

dov'è la temperatura consentita del corpo dell'elemento meno resistente al calore, vale a dire questo è il valore minimo della temperatura dell'elemento e, per gli elementi di grandi dimensioni, questa è la temperatura consentita della superficie raffreddata.

Temperatura ambiente; per il raffreddamento naturale dell'aria, ad es. corrisponde alla temperatura massima specificata nelle specifiche tecniche; per il raffreddamento ad aria forzata, ad es. corrisponde alla temperatura dell'aria (liquido) all'ingresso del sistema elettronico.

La Figura 1 mostra le aree in cui possono essere utili diversi metodi di raffreddamento.

Le curve superiori corrispondono; solitamente vengono utilizzate per selezionare il metodo di raffreddamento di elementi di grandi dimensioni; le curve inferiori corrispondono a blocchi, cremagliere, ecc.

Qui 1 – raffreddamento ad aria naturale; 2 – è possibile utilizzare il raffreddamento ad aria naturale e forzata; 3 – raffreddamento ad aria forzata; 4 – raffreddamento ad aria forzata e liquido; 5 – raffreddamento a liquido forzato; 6 – raffreddamento a liquido forzato e evaporativo naturale; 7 – raffreddamento evaporativo forzato a liquido forzato e naturale; 8 – raffrescamento evaporativo forzato e naturale; 9 – raffreddamento evaporativo forzato.

Il problema della scelta del metodo di raffreddamento è considerato in modo più approfondito per le regioni 1 e 2.

Consideriamo ad esempio la procedura per la scelta della modalità di raffreddamento, quando gli indicatori ricadono nell'area 2; a questo scopo sono stati costruiti ulteriori grafici (Fig. 2-5).

Esempio: un sistema elettronico con indicatori, con raffreddamento ad aria naturale in un alloggiamento sigillato, la probabilità di garantire le condizioni termiche e con miscelazione dell'aria interna con portata specifica, la probabilità di garantire.

Nella fig. 5, a differenza dei precedenti, viene introdotto un altro indicatore: il flusso d'aria di massa per unità di potenza dissipata dal sistema elettronico. La portata d'aria per il raffreddamento deve essere specificata nelle specifiche tecniche oppure è possibile utilizzare stime approssimative accettate:

Con una progettazione razionale, il regime termico del sistema elettronico può essere garantito con un flusso d'aria specifico

Nei sistemi elettronici fissi, dove non esistono restrizioni così rigide su dimensioni, peso e consumo energetico.

Aumentare il flusso d'aria ha senso se porta ad una maggiore affidabilità del sistema elettronico.

Consideriamo più in dettaglio il significato delle stime probabilistiche mostrate in Fig. 2-5. Quando si progetta un sistema elettronico è necessario soddisfare molti requisiti diversi, i più importanti dei quali sono:

Requisiti elettrici;

Elevata affidabilità (tempo medio tra guasti, funzionamento senza problemi);

Riduzione di massa e volume;

Creazione di condizioni termiche normali;

Protezione da urti e vibrazioni, rumore acustico;

Riduzione dei costi;

Migliorare la producibilità, ecc.

Con questo in mente, il processo di progettazione diventa un compito difficile da formulare.

Quando scegli un metodo di raffreddamento, dovresti essere guidato dalle seguenti regole:

Se un punto con i parametri indicati su uno dei grafici (Fig. 2-5) rientra nella regione della probabilità, puoi scegliere questo metodo di raffreddamento.

Se quindi è possibile scegliere questo metodo di raffreddamento, tuttavia, quando si progetta per garantire le condizioni termiche, è necessario prestare maggiore attenzione, minore è la probabilità;

Se non è consigliabile scegliere questo metodo di raffreddamento, altrimenti è necessario prestare particolare attenzione alla garanzia delle condizioni termiche, il che implica la possibilità di aumentare dimensioni, peso e altre soluzioni progettuali;

Se è così, è estremamente raro garantire condizioni termiche normali e, in tal caso, è quasi impossibile.

Esempio: supponiamo che, in base alle specifiche tecniche, sia necessario determinare un metodo per raffreddare un sistema elettronico che perde con i seguenti dati iniziali: modalità a lungo termine, la pressione all'esterno dell'unità è normale.

Supponiamo di dover garantire con probabilità condizioni termiche normali. Utilizziamo i grafici in Fig. 5 di cui determiniamo da cosa proviene, pertanto, se segui i consigli sopra riportati, puoi scegliere questo metodo di raffreddamento.

È noto che una diminuzione della pressione contribuisce al deterioramento delle condizioni di scambio termico, poiché la temperatura degli elementi comincia ad aumentare, sebbene la potenza dissipata nell'unità rimanga invariata. Pertanto, durante il calcolo, è necessario tenere conto del coefficiente selezionato dalla tabella (libri di consultazione). Spesso per i sistemi elettronici viene utilizzata la pressurizzazione degli alloggiamenti delle unità sigillate.

Problema: supponiamo che sia necessario scegliere un metodo per raffreddare un'unità di sistema elettronico funzionante a lungo termine in un compartimento non pressurizzato di un aereo sotto pressione. Blocca i dati di origine: .

Dalla tabella lo determiniamo, quindi otteniamo:

Dalle curve (Fig. 1) determiniamo che i parametri del blocco giacciono al confine delle zone 2 e 3, pertanto è consigliabile scegliere il raffreddamento ad aria forzata. Verificheremo comunque la possibilità di utilizzare il raffreddamento ad aria naturale; per questo utilizzeremo i grafici 2-5. Secondo il programma 2, verificheremo la possibilità di utilizzare un alloggiamento sigillato senza pressurizzazione e con pressurizzazione. Dal grafico si vede che la probabilità è di ca. Sulla base delle raccomandazioni, questo metodo di raffreddamento non dovrebbe essere scelto. L'uso del boost non porterà ad un miglioramento significativo poiché (tabella) e la probabilità è di ca.

Controllando la miscelazione interna alle velocità e tenendo conto di ciò, è possibile assicurarsi che la probabilità di garantire le condizioni termiche aumenterà leggermente e, di conseguenza, e quindi questo metodo di raffreddamento può essere utilizzato, tuttavia, per garantire la velocità richiesta della miscelazione dell'aria interna, potrebbe essere necessaria la sovralimentazione. Ecco perché è necessario calcolare le modalità del ventilatore per la miscelazione dell'aria interna nell'unità a pressione ridotta.

Secondo la fig. 3 Quando verifichiamo la possibilità di utilizzare il soffiaggio esterno, è probabile che questo metodo di raffreddamento possa essere accettato.

Se si utilizza il raffreddamento del blocco soffiando aria fredda, dalla Fig. 5 ne consegue che data la portata d'aria specifica, le condizioni termiche dell'unità possono essere assicurate con probabilità.

Se si utilizza un corpo forato, dalla Fig. 4 si può ottenere che la probabilità del blocco.

Conclusioni generali

1. Se, a seconda delle condizioni operative, l'unità deve essere realizzata in un alloggiamento sigillato, è necessario scegliere il raffreddamento ad aria forzata con miscelazione dell'aria interna o con flusso d'aria esterno. Se il raffreddamento forzato non è possibile, per attuare il raffreddamento naturale in presenza di flusso d'aria è necessario aumentare le dimensioni geometriche del blocco oppure ridurre la potenza dissipata o abbassare la temperatura ambiente.

2. Se, a causa delle condizioni operative, l'unità non può essere realizzata in un alloggiamento sigillato, con un'alta probabilità è possibile garantire condizioni termiche normali con raffreddamento forzato con soffiaggio di aria fredda. Questo metodo è il più preferito.

LETTERATURA

1. Dostanko A.P., Pikul M.I., Khmyl A.A. Tecnologia di produzione informatica. - Mn.: Scuola Superiore, 2004.

2. Tecnologia di montaggio superficiale: libro di testo. indennità / Kundas S.P., Dostanko A.P., Anufriev L.P. e altri - Mn.: “Armita - Marketing, Management”, 2000.

3. Tecnologia dei dispositivi radioelettronici e automazione della produzione: libro di testo / A.P. Dostanko, V.L.Lanin, A.A. Khmyl, L.P. Anufriev; Sotto generale ed. AP Dostanko. – Mn.: Più in alto. scuola, 2002

4. Guskov G.Ya., Blinov G.A., Gazarov A.A. Installazione di apparecchiature microelettroniche M.: Radio e comunicazioni, 2005.-176p.

5. Produzione automatizzata flessibile. Gestione della producibilità di REA / A.M. Voichinsky, N.I. Didenko, V.P. Luzin.-M.: Radio e comunicazioni, 2007.-272 p.

L’impianto di climatizzazione è progettato per svolgere le seguenti funzioni:

• - garantire condizioni di vita normali ai passeggeri e all'equipaggio in volo e a terra;
• - raffreddamento delle apparecchiature radioelettroniche di bordo.

Il sistema di controllo dell'aereo è costituito da due sottosistemi, ciascuno dei quali comprende:

• - sistema di spurgo dell'aria dai motori degli aerei o da un'unità di potenza ausiliaria;
• - sistema di raffreddamento dell'aria e trattamento dell'umidità;
• - sistema di alimentazione e distribuzione dell'aria nella cabina dell'aeromobile;
• - sistema di monitoraggio e controllo.

Sistema di spurgo dell'aria del motore

L'aria viene prelevata dagli stadi del compressore dei motori. Il sistema di spurgo dell'aria è composto da:

• - gruppo aspirazione aria motore;
• - un regolatore di pressione che fornisce la pressione richiesta all'ingresso del sistema di raffreddamento;
• - uno scambiatore di calore che fornisca una temperatura all'uscita del sistema di estrazione non superiore a 200 C.

Sistema di raffreddamento ad aria

Secondo le raccomandazioni delle linee guida, per questo tipo di aeromobile selezioniamo un SCR a due turbine a due stadi con separazione dell'umidità nella linea ad alta pressione e recupero di calore all'ingresso della turbina del turbo-frigorifero (Fig. 1)

Il vantaggio di questo schema SCR rispetto agli schemi con separazione dell'umidità nella linea a bassa pressione è un maggiore grado di essiccazione dell'aria raffreddata. L'uso di un secondo stadio di compressione intermedia dell'aria raffreddata consente di aumentare l'efficienza e l'efficienza termica dell'SCR, mentre il riscaldamento dell'aria davanti alla turbina aumenta la durata del turbo-frigorifero.

L'aria dal sistema di estrazione viene fornita al sistema di raffreddamento attraverso un regolatore di flusso. Innanzitutto, l'aria viene raffreddata nello scambiatore di calore preliminare AT1 ad una determinata temperatura (definita nel paragrafo 3), quindi entra nel compressore KM dell'unità di turborefrigerazione TX. Dopo il compressore, l'aria entra nel “circuito” di separazione dell'umidità davanti alla turbina T, che è formata da uno scambiatore di calore rigenerativo AT3 per l'evaporazione della condensa e da un condensatore AT4 per la condensazione dell'umidità. L'aria nel condensatore viene raffreddata alla temperatura richiesta dall'aria in uscita dalla turbina. La condensa dell'acqua viene separata nel separatore d'acqua HP e iniettata nella linea di spurgo dello scambiatore di calore principale e quindi nell'atmosfera. Dalle unità di raffreddamento del lato sinistro e destro, l'aria fluisce in un unico collettore di aria fredda e da lì nell'abitacolo.

Fig. 1.

Sistema di distribuzione e fornitura dell'aria

Il sistema di distribuzione e alimentazione è progettato per preparare la miscela d'aria con i parametri necessari, fornirla in cabina e distribuirla nelle cabine, nella cabina di pilotaggio e nelle zone giorno dell'aeromobile. Il sistema include:

• - collettore aria fredda;
• - collettore aria calda;
• - sensori di temperatura e pressione dell'aria in cabina;
• - dispositivi di distribuzione dell'aria nei saloni, nei pozzetti e nelle aree di servizio.

La temperatura dell'aria nella cabina viene regolata miscelando aria calda con l'aria proveniente dal sistema di raffreddamento.

Parte dell'aria proveniente dagli abitacoli viene immessa attraverso i filtri degli elettroventilatori negli eiettori, nei quali l'aria fresca e quella usata vengono miscelate e fornite al collettore dell'aria fredda. Gli eiettori sono progettati in modo tale che l'aria possa fluire dopo di essi: aria miscelata nelle cabine e aria fresca nel pozzetto.