Термостатирование

Активное термостатирование позволяет поддерживать температуру с необходимой точностью, что особенно важно для таких объектов как задающие генераторы частоты. В большинстве случаев термостатируется не сам объект, а изотермическая камера с объектом. В состав активных термостатов входит измеритель температуры или датчик, подогреватель или охладитель, изотермическая камера и система регулирования. Толщина стенок изотермической камеры должна выравнивать температурный градиент, вызванный распределением теплового потока нагревателем или охладителем. В термостатах высокой точности для поддержания температуры стационарных устройств внутреннюю камеру изготавливают из красной меди. Термостаты меньшей точности - из Al сплавов. Тепловое сопротивление между датчиком температуры и камерой термостата должно быть минимальным. Воздушные зазоры недопустимы. Постоянная времени датчика должна быть меньше, чем время изменения возмущающего воздействия.

Для уменьшения тепловых потерь внешняя теплоизоляция камеры должна иметь максимально возможное тепловое сопротивление.

Рис.

1. Объект термостаирования

2. Теплоизоляция теплового демпфера

3. Изотермическая камера

4. нагреватель

5. термоизоляция

6. защитный корпус

7. датчик температуры

8. выводы датчика и объекта термостатирования

Если разница между средней температурой среды и аппаратуры велика, то используют СОТР, работающие в режиме нагрева или охлаждения. Эта система может охватывать отдельные узлы или блоки, иногда РЭС. Вещество, отводящее теплоту, называют хладагентом. Это может быть газ, жидкость, либо твердое тело. Часто в качестве хладагента используется окружающая среда – это воздух или вода.

21.03.2013

Для высоколетящих объектов или РЭС с большой теплонапряженностью, установленной на летательном аппарате, использование в качестве хладагента окружающей среды нецелесообразно. В комбинированных СОТР в качестве хладагента выступают как окружающая среда, так и другие вещества. Изоляция хладагента позволяет создавать высокоэффективные автономные жидкостные системы. Режим работы аппаратуры влияет на тепловой режим и конструкцию СОТР, поскольку аппаратура может работать непрерывно или периодически. Непрерывный режим работы иногда бывает кратковременным. Возможности того или иного вида СОТР и их конструкция в значительной степени определяется способом передачи теплоты (теплообменом) – конвекция, теплопроводность, излучение.

Теплоотвод конвекции

Перенос теплоты конвекцией связан с движением жидкости или газообразной среды соприкасающихся с твердым телом элементов конструкции. Тепловая энергия передается при конвекции как между твердым телом и средой, так и самой среде. Конвекцией называется естественной, если она осуществляется при свободном движении среды за счет разных плотностей в холодной и горячей областях. Принудительная – если движение среды происходит за счет внешних сил (вентилятор или насос). Эффективный теплообмен можете быть усилен поглощением теплоты при испарении (парообразование). Передача теплоты с помощью конвекции подчиняется закону Ньютона – Рихмана

- мощность теплового потока (Вт) переносимого при конвективном теплообмене газом или жидкостью в окружающую среду или из окружающей среды.

- коэффициент теплоотделения конвекции от элементов конструкции к окружающей среде (Вт/м²К).

S – площадь поверхности теплоотделения(м²).

- перегрев поверхности элементов конструкции относительно окружающей среды или среды относительно поверхности (К).

Значения приводятся в справочниках. Эти значения определяются физико-механическими и кинематическими свойствами жидкостей или газов, скоростью их перемещения, формой, шероховатостью и размером поверхностей соприкасающихся с хладагентом.

На основе теории подобия можно объединить физические и геометрические параметры, когда процесс можно описать с помощью небольшого числа безразмерных комплексов. К ним относят следующие критерия подобия:

- Нуссельта

- Грасгофа

- Рейнольдса

- Прандтля

Для этих критериев приводятся формулы в справочниках. На основе критериев подобия можно определить характер течения хладагента - ламинарный или турбулентный - от которого зависит эффективный теплоотвод и уровень шума, вызванный движением хладагента. Такие формулы для ламинарного течения полученные на основе критериев подобия определяются экспериментально и имеются в справочниках. В системах воздушного конвективного теплообмена (естественные или принудительные) используют во всех наземных РЭС. Применение таких систем для бортовых РЭС ограничено большими габаритами системы воздушного охлаждения и низкой плотности воздуха на высотах более 12км.