Обоснование выбора системы охлаждения. Выбор способа охлаждения

При выборе способа охлаждения ЭА учитываются ее режим работы, конструктивное исполнение, величина рассеиваемой мощности, объект ус­тановки, окружающая среда.

Режим работы аппаратуры бывает длительным, кратковременным, кратковременно-повторным и характеризуется длительностями включенно­го и выключенного состояний. Длительный режим свойственен стационар­ной аппаратуре, которая находится во включенном состоянии в продолже­нии многих часов, кратковременный - бортовой, время работы которой мало и исчисляется несколькими минутами или часами. С большой вероят­ностью можно утверждать, что при проектировании сложной аппаратуры с длительным временем включенного состояния возникнет необходимость в разработке принудительной системы охлаждения (СО). Для аппаратуры ра­зового использования с кратковременным режимом работы возможно обой­тись без принудительной СО. Решение о разработке СО для аппаратуры кратковременно-повторного режима работы принимается лишь после ана­лиза длительностей включенного-выключенного состояний и характера ее перегрева и охлаждения.

Переносная ЭА в силу малых рассеиваемых мощностей принудитель­ной СО не снабжается. В сложной аппаратуре необходимо использовать принудительную воздушную или водо-воздушную СО. Водо-воздушной СО снабжаются, например, ЭВМ в герметичном исполнении.

Тепловой анализ ЭА позволяет получить предварительные данные о разрабатываемой СО. Для этого по каждому модулю первого уровня состав­ляется перечень тепловыделяющих компонентов, устанавливаются рассеи­ваемые мощности и максимально допустимые температуры. На основе этих данных выделяются критичные к перегреву компоненты, а также компонен­ты, устанавливаемые на теплоотводы. Далее рассчитываются удельные по­верхностные или/и объемные тепловые потоки модулей высших уровней. Для этого нужно вычислить мощности, рассеиваемые в модулях компонен­тами, внешнюю поверхность или объем модулей. По значениям плотности теплового потока q s и q v в первом приближении выбирают систему охлаж­дения (табл. 4.10) по допустимому перегреву в 40 °С.

Таблица 4.10. Плотность тепловых потоков аппаратуры

Затем для всех модулей, начиная с модулей первого уровней, состав­ляется перечень компонентов или модулей низших уровней, осуществляется размещение их по критерию минимального перегрева, по уравнению тепло­вого баланса определяется расход хладагента. Если в качестве хладагента предполагается использовать воздух, то необходимо установить его количе­ство, максимально возможную температуру на входе СО, проверить запы­ленность и наличие в нем агрессивных примесей. Присутствие пыли в воз­духе требует установки противопылевых фильтров. Наличие в воздухе агрессивных газов, например сернистого ангидрида, вызывающего интен­сивную коррозию металлических конструкций, потребует применения спе­циальных фильтров.

Воздух на входе СО может оказаться теплым, для его охлаждения до необходимой температуры в СО предусматривается кондиционер. При от­сутствии на объекте эксплуатации воздуха в необходимом количестве или с необходимыми параметрами можно использовать жидкий хладагент (воду, топливо) по схеме водо-воздушного охлаждения. Температура жидкого хла­дагента может быть понижена теплообменниками.

Отсутствие на объекте достаточного количества воздуха или жидко­сти заставляет конструктора предусмотреть отвод теплоты на холодные массивные элементы несущих конструкций кондукцией. Если на объекте не окажется источников электропитания с требуемыми напряжениями и мощ­ностями, возникает необходимость во введении в конструкцию источников питания СО, что несомненно ухудшит основные конструктивные параметры охлаждаемой ЭА.

Способы охлаждения в зависимости от вида охлаждающей среды делятся на непосредственное охлаждение и на охлаждение жидким хладоносителем (косвенное охлаждение).

При непосредственном охлаждении теплота, воспринимаемая охлаждающими приборами, передается непосредственно кипящему в них хладагенту. При охлаждении хладоносителем теплота в охлаждающих приборах передается промежуточной среде - хладоносителю, с помощью которого она переносится к хладагенту, находящемуся в испарителе холодильной установки, обычно расположенном на некотором удалении от охлаждаемого объекта.

При этом способе охлаждения отвод теплоты от охлаждаемого объекта вызывает повышение температуры хладоносителя в охлаждающих приборах без изменения его агрегатного состояния.

Области применения того или иного способа определяются их особенностями, оказывающими влияние на технологический процесс, а также экономическими показателями.

Холодильная установка при непосредственном охлаждении проще, т.к. в ней отсутствуют испаритель для охлаждения хладоносителя и насос для его циркуляции. Вследствие чего эта установка требует меньших первоначальных затрат по сравнению с установкой косвенного охлаждения, а также меньших затрат электроэнергии.

В то же время способу непосредственного охлаждения присущи и серьезные недостатки, а именно:

Имеется опасность попадания холодильного агента в помещения (аппараты) при нарушениях плотности системы. Опасность для людей значительно увеличивается при применении токсичных хладагентов, например аммиака.

Даже при использовании более безопасных хладагентов, таких как хладоны, применять непосредственное охлаждение помещений, в которых может находиться большое количество людей, нежелательно.

Такое соотношение достоинств и недостатков обеих систем долгое время не давало преобладающих преимуществ ни одной из них.

Однако, в связи с появлением и широким применением автоматического регулирования подачи хладагента в приборы охлаждения, преимущество получили холодильные установки с непосредственным охлаждением как более экономичные по капитальным и эксплуатационным затратам и более долговечные.

В зависимости от вида охлаждающих приборов и способа организации циркуляции воздуха в охлаждаемом помещении бесконтакное охлаждение с передачей теплоты через воздух подразделяют на системы батарейного охлаждения (при использовании батарей - охлаждающих приборов со свободным движением воздуха), воздушного охлаждения (при использовании воздухоохладителей - охлаждающих приборов в вынужденным движением воздуха) и смешанного охлаждения (при использовании батарей и воздухоохладителей).

Система воздушного охлаждения характеризуется вынужденным движением воздуха в помещении и значительно большими его скоростями, доходящими в отдельных устройствах до 10м/с.

При воздушном охлаждении воздух лучше перемешивается, вследствие чего резкой разницы температуры и влажности воздуха по объему не наблюдается.

Более высокие скорости воздуха, свойственные системам воздушного охлаждения, интенсифицируют процесс теплообмена как между охлаждаемым телом и воздухом, так и между воздухом и охлаждающими приборами (коэффициент теплоотдачи при воздушном охлаждении возрастает в среднем в три - четыре раза). Благодаря этому сокращается время охлаждения и тем самым уменьшается время технологической обработки.

Преимущества, присущие холодильным системам с воздухоохладителями очевидны, поэтому в проекте применена непосредственная децентрализованная схема охлаждения, в качестве приборов охлаждения выбраны воздухоохладители.

Подача холодильного агента к дросселирующим устройствам происходит за счет разности давлений нанизкой и высокой сторонах давления холодильной установки.

Применение децентрализованной системы охлаждения камер имеет ряд преимуществ перед централизованной системой охлаждения, таких как:

• - независимость охлаждаемых объектов друг от друга;
• - более надежная работа, установление точного температурного режима;
• - уменьшение количества оборудования и протяженности трубопроводов;
• - возможность применения агрегатированных холодильных машин и их более высокая надежность за счет упрощения и сокращения объема монтажных работ;
• - высокая заводская степень готовности оборудования к монтажу.

Обоснование выбора системы технического водоснабжения ЛАЭС-2 Круглый стол «Экологические аспекты применения градирен в системах охлаждения АЭС» г.Сосновый Бор г.

Основные вопросы Сравнительный анализ эксплуатации блоков с «сухими и влажными градирнями» не сделан до сих пор. Нельзя не учитывать, что паровой факел захватит и разнесет по ближайшим окрестностям радиационные аэрозоли из вентиляционных труб действующей ЛАЭС. Специалисты-медики уже прогнозируют рост числа заболеваний вызванных этим соседством. На сегодняшний день не проведено исследований о возможных последствиях на здоровье людей и природу всей гаммы растворенных в воде Финского залива химических веществ и биологических компонентов, которые будут выбрасываться «мокрыми» градирнями.

Основные вопросы Паровое облако над «Сосновоборским вулканом» будет накрывать город и ближайшие поселения Ленинградской области. Значительно убавиться количество солнечных дней в нашем и без того пасмурном крае. В зимний период наш город и окрестности обледенеют от непрерывно выпадающей влаги. Особый разговор – о 500-метровой зоне вокруг градирен. В наибольшей степени пострадает эксплуатационный персонал действующей ЛАЭС, сотрудники НИТИ, рабочие и служащие предприятий, расположенных в промзоне.

Основные факторы для выбора системы охлаждения исходные технические требования по мощности энергоблока, референтность, надежность в эксплуатации; местные климатические и гидрологические условия, в т.ч. доступность источника водоснабжения; ограничения по занимаемой площади; требования нормативной документации в области охраны окружающей среды; стоимостные факторы, в т.ч. эксплуатационные расходы.

Водный кодекс РФ от N 74-ФЗ (вступил в силу с) Глава 6. ОХРАНА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ Статья 60. Охрана водных объектов при проектировании, строительстве, реконструкции, вводе в эксплуатацию, эксплуатации водохозяйственной системы П.4 Проектирование прямоточных систем технического водоснабжения не допускается.

Оборотная система техводоснабжения Преимущества: позволяет резко снизить потребность АЭС в свежей воде и значительно уменьшить сброс тепла в водоисточник Недостатки: по составу сооружений система более сложная, чем прямоточная, дороже в строительстве и эксплуатации

Выполненные работы по сравнению испарительных и «сухих» градирен «Cравнительный анализ эксплуатации блоков с «сухими» и «влажными» градирнями» (ОАО «СПбАЭП», 2005 г.) «Технико – экономические исследования по сравнению «мокрых» и «сухих» градирен применительно к условиям площадки НВАЭС-2» (ОАО «Атомэнергопроект», 2009г.)

Преимущества башенных испарительных градирен достижения требуемых технико- экономических показателей проекта ЛАЭС-2, за счет обеспечения мощности энергоблока 1198 МВт, минимизации затрат на охлаждение, референтность принимаемых решений, положительный опыт эксплуатации на действующих АЭС в России и за рубежом, что позволяет обеспечить требуемый срок реализации проекта (ввод в эксплуатацию в 2013 г.); соответствие требованиям нормативной документации в области охраны окружающей среды

Сухие градирни капитальные затраты на сухие градирни в 3-5 раз превышают затраты на испарительные градирни, существенная недовыработка мощности АЭС, работающей на «сухих» градирнях, которая обусловлена более высокой температурой охлажденной воды отсутствие опыт эксплуатации «сухих» градирен большой мощности в зимних климатических условиях площадки ЛАЭС-2, что снижает надежность работы АЭС управление теплосъемом башенной сухой градирни ведется за счет открытия/закрытия многочисленных жалюзи и включения/выключения теплообменных секций при помощи задвижек с электрическим приводом по сигналам многочисленных датчиков. Надежность работы системы, особенно в сложных погодных условиях, значительно снижена. тепловое воздействие на окружающую среду.

Оценка воздействия градирен на распространение вентиляционных выбросов АЭС Влияние факела градирен на диффузию примеси газоаэрозольного выброса в вентиляционную трубу ЛАЭС-2 приводит к более интенсивному рассеянию радиоактивной примеси при ее распространении вблизи факела. В расчетах вероятных концентраций радионуклидов в приземном воздухе использована 10-летняя статистика метеонаблюдений. Значения факторов разбавления и осаждения исследованы в радиусе до 10 км от источника выброса (включая город Сосновый Бор) в направлении 16 румбов.

Оценка воздействия градирен на распространение вентиляционных выбросов АЭС По консервативным оценкам учет распространения факела градирни при постоянном направлении ветра, совпадающим с направлением от градирни к венттрубе ЛАЭС-2, приводит к увеличению разовых приземных концентраций не более, чем в 2 раза для категорий устойчивости погоды А–D, формирующих загрязнение воздуха на расстояниях до 3 км от АЭС. На расстояниях более 10 км максимальное увеличение концентраций не превысит 40%. Для рассмотренных условий исследованы максимально- возможные индивидуальные дозы облучения критической группы населения, обусловленные номинальными газоаэрозольными выбросами ЛАЭС-2. При вводе в эксплуатацию четырех блоков дозовые нагрузки на критическую группу населения с учетом влияния факелов градирен не превысят уровня безусловно приемлемого риска (менее 10 мкЗв/год) согласно НРБ-99/2009

Оценка воздействия градирен на распространение вентиляционных выбросов действующей ЛАЭС Выбросы инертных газов и 131-йода с 4-х блоков ЛАЭС-2, формирующих в основном дозовую нагрузку на население, не превысят 40% от соответствующего выброса, а, следовательно, и дозовых нагрузок на население, от действующей ЛАЭС. В соответствии с данными Радиевого института им. В.Г.Хлопина [доклад на Международном экологическом форуме «Окружающая среда и здоровье человека», 2008, СПб; доклад на совещании в ОАО «Атомэнергопроект», Москва, 2010] реалистическая оценка эффективных доз для населения от выбросов действующей ЛАЭС в г. не превышала 0,5 мкЗв/год.

Оценка воздействия градирен на распространение вентиляционных выбросов действующей ЛАЭС С учетом отмеченного выше возможного увеличения разовых приземных концентраций в воздухе до 2-х раз дозовые нагрузки от газоаэрозольных выбросов ЛАЭС, попадающих в зону распространения факела градирен ЛАЭС-2, в ближней зоне (до 3-км от источника) не превысят 1 мкЗв/год. При вводе в эксплуатацию четырех блоков ВВЭР дозовые нагрузки на критическую группу населения с учетом влияния факелов градирен не превысят уровня безусловно приемлемого риска (менее 10 мкЗв/год) согласно НРБ-99/2009

Специфические загрязнители в охлаждающей воде градирен Содержание специфических компонентов в воде систем технического водоснабжения (МУ, Роспотребнадзор) должно обеспечивать соблюдение ПДК в воздухе рабочей зоны (ГН). Выполнена предварительная оценка соответствия качества воды (соли токсичных металлов 1-2 кл. опасности) градирен среднесуточным ПДКсс для населения, которые на 1-2 порядка величины более жестки по сравнению с ПДК в воздухе рабочей зоны. Оценка выполнена в соответствии с 1.Руководством МАГАТЭ Рассеяние радиоактивных материалов в воздухе и воде и учет распределения населения при оценке площадки для атомных электростанций. NS-G Требованиями международных стандартов безопасности «Generic Models for Use in Assessing the Impact of discharges of Radioactive Substances to the Environment»(SRS No.19, IAEA, Vienna, 2001)

Специфические загрязнители в охлаждающей воде градирен ЭлементОтносительная к ПДКсс концентрация ТМ в воздухе устья градирни Cu1, Pb1, Ni6, Cd5, Co9, Mn3,210 -3

Специфические загрязнители в охлаждающей воде градирен В воздухе устья градирен (без учета разбавления атмосферным воздухом) относительные к ПДКсс концентрации токсичных металлов не превышают 6, (никель, содержащийся в исходной морской воде). С учетом рассеивающих свойств атмосферы при максимальном факторе рассеивания, принятом равным 10- 4, концентрации токсичных металлов в воздухе ближней зоны ЛАЭС-2 прогнозируются в тысячи раз меньше ПДКсс, что не приведет к сколь-нибудь значимым последствиям для населения и компонентов экосистем.

Ингибиторы и биоциды в воде градирен Для предотвращения коррозии и биологического обрастания в градирнях используются следующие реагенты: Коллоидный углерод Концентрация в воздухе на выходе из градирни = 8, мг/м3 (*) при ПДКс.с. = 5, мг/м3 (по углероду). Гипохлорит натрия Концентрация в воздухе на выходе из градирни = 1, мг/м 3 (*) при ПДКс.с. = 3, мг/м 3 (по хлору). (*) Расчетные концентрации полученные по консервативной методике (SRS No.19, IAEA, Vienna, 2001)

Проведенные государственные экологические экспертизы по ЛАЭС-2 1.Государственная экологическая кспертиза материалов обоснования лицензии Ростехнадзора на размещение блоков 1 и 2 ЛАЭС-2 2.Государственная экологическая экспертиза материалов обоснования лицензии Ростехнадзора на сооружение блоков 1 и 2 ЛАЭС-2 3.Главгосэкспертиза 4.Государственная экологическая экспертиза материалов обоснования лицензии Ростехнадзора на размещение блоков 3 и 4 ЛАЭС-2

Результаты проведенных экологических экспертиз по первой очереди ЛАЭС-2 «Экспертная комиссия государственной экологической экспертизы отмечает, что представленные материалы обоснования лицензии на размещение и сооружение энергоблоков 1 и 2 ЛАЭС-2 по составу и содержанию соответствуют требованиям законодательных актов и нормативных документов Российской Федерации в области охраны окружающей среды. Представленная документация содержит материалы по воздействию энергоблоков 1 и 2 на окружающую среду, в которых отражены природоохранные мероприятия и обоснована экологическая безопасность намечаемой деятельности.»

Обобщенные материалы в составе проекта 2-ой очереди ЛАЭС-2 Многофакторная оценка экологического риска для населения от загрязнений окружающей среды при одновременной (нормальной) эксплуатации ЛАЭС-2 и ЛАЭС в соответствии с Руководством Роспотребнадзора Р, НРБ-99/2009, руководствами МАГАТЭ, Рекомендациями МКРЗ и др.. Оценка последствий для населения, степень загрязнения земель, воздуха, воды, продуктов питания от аварий на энергоблоке в соответствии с рекомендациями МАГАТЭ (Procedures for Conducting Probabilistic Safety Assessments of Nuclear Power Plants (Level 3): Off-Site Consequences and Estimation of Risks to the Public: A Safety Practice. IAEA Safety Series No. 50-P- 12).

Модернизация проекта градирен ЛАЭС-2 в ходе строительства Первоначальное решение энерго- блока Кол-во гради- рен на блок Расход циркуляционной воды, м3/час Потери воды на испарение, % / м3/сут Потери воды с капельным уносом, % / м3/сут Суммарные потери для четырех энергоблоков, м3/сут Блок,1 / ,002 / 3,6 Блок,1 / ,002 / 3,4 Блок,1 / ,002 / 3,4 Блок,1 / ,002 / 3,4 Оптимизированное решение энерго- блока Кол-во гради- рен на блок Расход циркуляционной воды, м3/час Потери воды на испарение, % / м3/сут Потери воды с капельным уносом, % / м3/сут Суммарные потери для четырех энергоблоков, м3/сут Блок,1 / ,001 / 1,8 Блок,1 / ,001 / 1,7 Блок,1 / ,001 / 1,7 Блок,1 / ,001 / 1,7

Модернизация проекта градирен ЛАЭС-2 в ходе строительства В ходе разработки рабочей документации градирен ЛАЭС-2 было достигнуто сокращение потерь воды в количестве м3/сутки. При этом величину потерь с капельным уносом удалось сократить в два раза. Такие результаты достигнуты за счет применения высокоэффективных водоуловителей и обоснования сокращения расхода циркуляционной воды.

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования «Белорусский государственный университет

информатики и радиоэлектроники»

Кафедра РЭС

РЕФЕРАТ

на тему:

«Выбор способа охлаждения на ранней стадии проектирования»

Минск, 2008

Способ охлаждения во многом определяет конструкцию, поэтому уже на ранней стадии проектирования (техническое предложение и эскизный проект). Необходимо выбрать способ охлаждения и только после этого приступить к разработке. На ранней стадии в распоряжении конструктора имеется техническое задание, в котором заключены сведенья о характерах теплового режима, для выбора способа охлаждения требуются следующие данные:

Мощность рассеиваемая в блок;

Диапазон возможного изменения температуры окружающей среды, ;

Пределы изменения давления окружающей среды, ;

Время непрерывной работы;

Температура наименее теплостойкого элемента;

Прежде чем приступить к расчету, необходимо рассчитать коэффициент заполнения по объему:

где - объем i-ого элемента;

Число элементов;

Объем занимаемый электронной системой.

Коэффициент заполнения по объему характеризует степень полезного использования объема он, как правило, задается в техническом задании.

При расчете время непрерывной работы должно быть длительным, так как кратковременного или периодического режимов описанный способ применить нельзя. На тепловые характеристики влияние оказывает давление, особенно пониженное. Площадь корпуса электронной системы и коэффициент заполнения по объему используются для определения условной величины поверхности теплообмена, который определяется:

где - геометрические размеры корпуса аппарата.

В том случае если способ охлаждения выбирается для большого элемента, то величина поверхности теплообмена определяется из соответствующих чертежей по геометрическим размерам поверхности находящемся в непосредственном контакте с теплоносителем. За основной показатель, определяющий области целесообразного применения способа охлаждения принимается величина плотности теплового потока проходящего через поверхность теплообмена. Эта величина определяется следующим образом:

где - коэффициент, учитывающий давление воздуха. Определяется по таблицам (например Дульник Г.М. “Тепломассаобмен в РЭА”).

При нормальном атмосферном давлении.

Вторым показателем может служить минимально допустимый перегрев элемента, который определяется следующим образом:

где - допустимая температура корпуса наименее теплостойкого элемента, т.е. это, есть минимальное значение температуры элемента, а для больших элементов, это допустимая температура охлаждаемой поверхности.

Температура среды; для естественного воздушного охлаждения, т.е. соответствует максимальной температуре которая задается в техническом задании; для принудительного воздушного охлаждения, т.е. соответствует температуре воздуха (жидкости) на входе в электронную систему.

На рисунке 1 показаны области целесообразного применения различных способов охлаждения.

Верхние кривые соответствуют, обычно их применяют для выбора способа охлаждения больших элементов, нижние кривые – блоков, стоек и т.д.

Здесь 1 – естественное воздушное охлаждение; 2 – возможно применение естественного и принудительного воздушного охлаждения; 3 – принудительное воздушное охлаждение; 4 – принудительное воздушное и жидкостное охлаждение; 5 – принудительное жидкостное охлаждение; 6 – принудительное жидкостное и естественное испарительное охлаждение; 7 – принудительное жидкостное принудительное и естественное испарительное охлаждение; 8 – принудительное и естественное испарительное охлаждение; 9 – принудительное испарительное охлаждение.

Наиболее полно задача выбора способа охлаждения рассмотрено для области 1 и 2.

Рассмотрим, например порядок выбора способа охлаждения, когда показатели и попадают в область 2, для этой цели построены дополнительные графики (рис. 2-5).

Пример: электронная система с показателями, при естественном воздушном охлаждении в герметичном корпусе вероятность обеспечения теплового режима, а при внутреннем перемешивании воздуха с удельным расходом, вероятность обеспечения.

На рис. 5 в отличие от предыдущих введен еще один показатель – массовый расход воздуха на единицу рассеиваемой электронной системы мощности. Расход воздуха на охлаждение должен быть задан в техническом задании или можно пользоваться принятыми приближенными оценками:

При рациональном конструировании тепловой режим электронной системы можно обеспечить при удельном расходе воздуха

В стационарных электронных системах, где нет столь жесткого ограничения по габаритам, массе и энергопотреблению.

Увеличение расхода воздуха имеет смысл в том случае, если это приводит к увеличению надежности электронной системы.

Рассмотрим более подробно смысл вероятностных оценок приведенных на рис. 2-5. При проектировании электронной системы необходимо обеспечить выполнение множества различных требований, важнейшими из которых являются:

Электротехнические требования;

Высокая надежность (наработка на отказ, безотказность работы);

Уменьшение массы и объема;

Создание нормального теплового режима;

Защита от ударов и вибраций, акустических шумов;

Снижение стоимости;

Улучшение технологичности и т.д.

С учетом сказанного процесс проектирования становится трудноформулируемой задачей.

При выборе способа охлаждения следует руководствоваться следующими правилами:

Если точка с заданными параметрами на одном из графиков (рис. 2-5) попадает в область вероятности, то можно остановиться на данном способе охлаждения.

Если, то можно выбрать этот способ охлаждения, однако при конструировании обеспеченью теплового режима необходимо уделить тем больше внимание, чем меньше вероятность;

Если, то не рекомендуется выбирать этот способ охлаждения в противном случае необходимо уделить особое внимание обеспечению теплового режима, что предполагает возможность увеличения габаритов, массы и других конструктивных решений;

Если, то обеспечить нормальный тепловой режим удается крайне редко, а при - практически невозможно.

Пример: предположим, что по техническому заданию необходимо определить способ охлаждения негерметичной электронной системы со следующими исходными данными: , режим длительный, давление вне блока нормальное.

Предположим, что нам необходимо обеспечить нормальный тепловой ражим с вероятностью. Воспользуемся графиками рис. 5 из которых определяем, что откуда, следовательно, если руководствоваться рекомендациями, изложенными выше, то можно остановиться на этом способе охлаждения.

Известно, что понижение давления способствует ухудшению условий теплообмена, поскольку температура элементов начинает увеличиваться, хотя мощность, рассеиваемая в блоке, остается неизменной. Поэтому при расчете необходимо учитывать коэффициент, который выбирается из таблицы (справочники). Часто для электронных систем используется наддув корпусов герметичных блоков.

Задача: предположим, что необходимо выбрать способ охлаждения блока электронной системы, работающего в длительном режиме в негерметичном отсеке самолета при давлении. Исходные данные блока: .

Из таблицы определим, что, тогда получим:

По кривым (рис. 1) определяем, что параметры блока лежат на границе областей 2 и 3, следовательно целесообразно выбрать принудительное воздушное охлаждение. Однако проверим возможность применения естественного воздушного охлаждения, для этого воспользуемся графиками 2-5. По графику 2 при проверим возможность применения герметичного корпуса без наддува и с наддувом. Из графика видно, что вероятность составляет около. Исходя из рекомендаций, этот способ охлаждения выбирать, не следует. Применение наддува не приведет к значительному улучшению поскольку (таблица) и вероятность около.

Проверив внутреннее перемешивание со скоростями и с учетом, которые соответственно и можно убедится, что вероятность обеспечения теплового режима несколько увеличится и соответственно и следовательно данный способ охлаждения может быть использован, однако для обеспечения необходимой скорости внутреннего перемешивания воздуха может потребоваться наддув. Именно поэтому необходимо рассчитать режимы вентиляторов для внутреннего перемешивания воздуха в блоке при пониженном давлении.

По рис. 3 при проверим возможность применения наружного обдува, тогда вероятность, следовательно, этот способ охлаждения может быть принят.

Если использовать охлаждения блока продувом холодного воздуха, то из рис. 5 следует, что при удельном расходе воздуха, то тепловой режим блока может быть обеспечен с вероятностью.

Если же использовать перфорированный корпус, то из рис. 4 можно получить, что вероятность блока.

Общие выводы

1. Если по условию эксплуатации блок должен быть выполнен в герметичном корпусе, то необходимо выбрать принудительное воздушное охлаждение с внутренним перемешиванием воздуха либо с наружным обдувом. Если осуществить принудительное охлаждение не возможно, то для осуществления естественного охлаждения при наличии обдува необходимо или увеличить геометрические размеры блока или снизить рассеиваемую мощность или понизить температуру окружающей среды.

2. Если по условиям эксплуатации блок может быть выполнен не в герметичном корпусе, то с большой вероятностью можно обеспечить нормальный тепловой режим при принудительном охлаждении с продувом холодного воздуха. Этот способ является наиболее предпочтительным.

ЛИТЕРАТУРА

1. Достанко А.П., Пикуль М.И., Хмыль А.А. Технология производства ЭВМ. - Мн.: Вышэйшая школа, 2004.

2. Технология поверхностного монтажа: Учеб. пособие / Кундас С.П., Достанко А.П., Ануфриев Л.П. и др. – Мн.: «Армита - Маркетинг, Менеджмент», 2000.

3. Технология радиоэлектронных устройств и автоматизация производства: Учебник/ А.П. Достанко, В.Л.Ланин, А.А. Хмыль, Л.П. Ануфриев; Под общ. ред. А.П. Достанко. – Мн.: Выш. шк., 2002

4. Гуськов Г.Я., Блинов Г.А., Газаров А.А. Монтаж микроэлектронной аппаратуры М.:Радио и связь, 2005.-176с.

5. Гибкие автоматизированные производства. Управление технологичностью РЭА /А.М.Войчинский, Н.И.Диденко, В.П.Лузин.-М.: Радио и связь, 2007.-272 с.

Система кондиционирования воздуха предназначена для выполнения следующих функций:

• - обеспечения нормальных условий жизнедеятельности пассажиров и экипажа в полете и на земле;
• - охлаждения бортовой радиоэлектронной аппаратуры.

СКВ самолета состоит из двух подсистем, каждая их которых включает в себя:

• - систему отбора воздуха от двигателей самолета или от вспомогательной силовой установки;
• - систему охлаждения воздуха и его влажностной обработки;
• - систему подачи и распределения воздуха в кабине самолета;
• - систему контроля и управления.

Система отбора воздуха от двигателей

Отбор воздуха производиться от ступеней компрессора двигателей. Система отбора воздуха состоит из:

• - узла отбора воздуха от двигателя;
• - регулятора давления, который обеспечивает требуемое давление на входе в систему охлаждения;
• - теплообменного аппарата, обеспечивающего температуру на выходе из системы отбора не более 200 С.

Система охлаждения воздуха

По рекомендациям из методических указаний, для данного типа самолета, выбираем двухступенчатую двухтурбинную СКВ с влагоотделением в линии высокого давления и регенерацией теплоты на входе в турбину турбохолодильника (рис. 1)

Преимущество этой схемы СКВ перед схемами с влагоотделением в линии низкого давления заключается в более высокой степени осушки охлаждаемого воздуха. Применение второй ступени промежуточного сжатия охлаждаемого воздуха позволяет повысить экономичность и тепловую эффективность СКВ, а подогрев воздуха перед турбиной - увеличить ресурс работы турбохолодильника.

Воздух из системы отбора подается в систему охлаждения через регулятор расхода. Сначала воздух охлаждается в предварительном теплообменнике АТ1 до некоторой температуры (определена в п.3), затем поступает в компрессор КМ турбохолодильной установки ТХ. После компрессора воздух поступает в «петлю» отделения влаги перед турбиной Т, которая образована регенеративным теплообменником АТ3, для испарения конденсата, и конденсатором АТ4 для конденсации влаги. Охлаждение воздуха в конденсаторе до необходимой температуры производится воздухом, выходящем из турбины. Водный конденсат отделяется во влагоотделителе ВД и впрыскивается в магистраль продувки основного теплообменника и далее в атмосферу. От установок охлаждения левого и правого борта воздух поступает в единый коллектор холодного воздуха, а оттуда - в кабину.

Рис.1.

Система распределения и подачи воздуха

Система распределения и подачи предназначена для подготовки воздушной смеси с необходимыми параметрами, ее подачу в кабину и распределения в салонах, кабине экипажа и бытовых помещениях самолета. Система включает в себя:

• - коллектор холодного воздуха;
• - коллектор горячего воздуха;
• - датчики температуры и давления воздуха в кабине;
• - устройства распределения воздуха в салонах, кабине экипажа и бытовых помещениях.

Регулирование температуры воздуха в кабине производиться подмешиванием горячего воздуха в воздух из системы охлаждения.

Часть воздуха из пассажирских салонов с помощью электровентиляторов через фильтры подается в эжекторы, в которых происходит смешивание свежего и использованного воздуха и его подачи в коллектор холодного воздуха. Эжекторы выполнены так, что воздух после них может поступать: смешанный - в салоны, а свежий - в кабину экипажа.