Испарительное охлаждение с промежуточным теплоносителем

Такие системы охлаждения состоят из двух контуров: внутреннего замкнутого, в котором используется своя охладительная среда – теплоноситель, и наружного разомкнутого, который обеспечивает охлаждение промежуточного теплоносителя. Принцип их действия заключается в том, что теплота от СПП передается жидкости, которая испаряется, ее пары по трубкам внутреннего контура поступают в конденсатор и конденсируются, затем конденсат вновь поступает к охладителю СПП. Конденсатор включается во внешний разомкнутый контур, например, воздушного или жидкостного охлаждения.

В испарительной системе погружного типа (рис. 9.3, а) СПП 1, закрепленный в охладителях 2, помещаются в охлаждающую жидкость 3, которая заливается в закрытый бак 4. При нагревании приборов жидкость испаряется, и пар поступает в конденсатор 6, где конденсируется, и жидкость 7 из конденсатора вновь стекает в бак. Конденсатор охлаждается воздухом с помощью вентилятора 8. В качестве промежуточного теплоносителя используется легкокипящая жидкость, точка кипения которой 47 ºС. При этом в баке создается разрежение, что приводит к снижению точки кипения жидкости.

Может применяться также разнесенная испарительная система (рис. 9.3, б), в которой полупроводниковые приборы 1 закрепляются с помощью охладителей 2, заполненных охлаждающей жидкостью. Корпус каждого охладителя посредствам изолирующих патрубков 3 и соединительных труб 4 сообщается с баком 6, заполненным охлаждающей жидкостью 5. Пары жидкости 7 поступают в конденсатор 8, и конденсат 9 вновь стекает в бак 6. Конденсатор охлаждается с помощью вентилятора 10.

а б

Рис. 9.3. Испарительные системы охлаждения

Обе рассмотренные системы испарительного охлаждения громоздки и сложны в эксплуатации. В современной преобразовательной технике перспективным является применение испарительной системы охлаждения с охладителями в виде тепловых труб (рис. 9.4), которые совмещают функции собственно охладителя и конденсатора.

Рис. 9.4. Схема испарительного охлаждения с тепловой трубой

и график температуры

Таблетка СПП 1 устанавливается на корпусе 2 охладителя, в кото­рый вмонтированы одна или несколько трубок 3. Внутренняя поверх­ность трубок покрыта слоем материала 4 с капиллярными каналами. Трубки герметически запаяны и снабжены ребрами 5, многократно увеличивающими поверхность теплопередачи внешней охлаждающей среды. Внутренняя полость корпуса 2 и трубок 3 заполнена на 20-30 % объема жидкостью (промежуточный теплоноситель). Жидкость испаряется и в виде пара 6 движется вдоль трубок, где пары охлаж­даются и конденсируются. Конденсат 7 по капиллярным каналам возвращается в зону нагревания. С помощью вентилятора 8 воздух внешней среды направляется в межреберное пространство охладителя и выводит теплоту во внешнее пространство. В охладителе имеются (рис. 9.4) зоны парообразования 1, передачи теплоты 2, конденса­ции 3. В зоне 1 происходит интенсивное поглощение теплоты, а в зоне 3 – выделение теплоты. В отличие от простого охладителя, у кото­рого теплосток со всех точек поверхности крайне неравномерный, в тепловой трубе достигается высокая интенсивность использования охлаждающей поверхности, благодаря чему можно рассеивать мощ­ности до нескольких киловатт. При этом размеры и масса трубчатых охладителей меньше, чем у обычных воздушных охладителей. Тепло­вые трубы для СПП на токи 320-2000 А имеют длину L = 600-650 мм, ширину В = 100-120 мм, высоту H = 60 мм.