вые трубы (ТТ), которые в комбинации с традиционными средствами отвода теплоты позволяют создавать оптимальные системы охлаждения отдельных устройств или аппаратуры в целом.

Как правило, в ИВЭП на ТГ устанавливаются наиболее мощные элементы. Мощность, рассеиваемая ими, передается контактной теплопроводностью к поверхности испарительного участка ТТ и поглощается находящимся в капиллярной структуре теплоносителем (например, водой), обладающим большой скрытой теплотой фазового превращения при переходе из жидкого состояния в парообразное. Поглощенная теплота переносится отработанным паром к конденсационному участку! ТТ, который обычно располагается снаружи электронного устройства в более интенсивных условиях теплообмена с охлаждающей средой.

Конденсационный участок ТТ может иметь более развитую поверхность теплообмена с окружающей средой, быть оребрен или пристыкован к охлаждаемой массе, обдуваться направленным потоком газа. Теплота от сконденсировавшегося в нем теплоносителя отводится в окружающую среду, а жидкий теплоноситель под действием капиллярных сил вновь переносится к участку испарения ТТ, где опять поглощает теплоту.

Большинство опубликованных работ по проблеме охлаждения мощных источников теплоты посвящено изучению процессов тепло-и массообмена, происходящих внутри самих ТТ при заданных тепловых нагрузках, подводимых к корпусу испарительного участка. Однако решению сопряженных задач, учитывающих взаимный теплообмен охлаждаемых устройств и ТТ, почти ие уделяется внимания, хотя инженерная практика все более настойчиво ставит и эту задачу.

Одной из попыток создания основ инженерных методов расчета теплового режима аппаратуры, охлаждаемой с помощью ТТ, была работа [1], в которой рассматривались стационарные тепловые режимы системы, состоящей из электронного устройства и пристыкованной к нему ТТ. В этой статье рассматривается динамика разогрева такой системы, что является также важным для практики теплового конструирования ИВЭП, работающих в кратковременных разовых или циклических включениях, т. е. в нестационарных тепловых режимах.

Типичные схемы охлаждения ИВЭП на основе ТТ приведены на рис. 1.

Для простоты ИВЭП представлен одиночным изотермическим телом, которое находится в тепловом взаимодействии с испарительным участком ТТ и непосредственно с окружающей средой. При этом известны тепловое контактное сопротивление между ИВЭП и ТТ, а также

ивзп

Рис. 1. Типичные схемы охлаждения источников вторичного электропитания на основе тепловых труб: / - тепловая труба; 2-оребренне; 5 - теплоотдаюздая поверхность

Рис. 2. Тепловая модель системы ИВЭП-ТТ:

1 - стенка участка испарения; 2 - капиллярная система участка испарения; <? -капиллярная система участка конденсации; 4 -стенка участка конденсации

коэффициенты теплообмена между окружающей средой и участками ТТ.

Уравнение теплового баланса для ИВЭП после приведения к одномерным условиям теплообмена служ>1т одновременно уравнением сопряжения системы ИВЭП - ТТ и имеет следующий вид:

(ср8)ивэп

ИВЭП

- ивэп

+ - (и лг=о ~ ИБЭП ) + (с - ИВЭП ).

где с, р, б - средняя удельная теплоемкость, плотность и приведенная толщина одномерной модели ИВЭП; 8 = = VHB9n/5 ; ивэп - объем ИВЭП;5и - площадь поверхности теплового контакта ИВЭП с ТТ- S,.; Гивэп, Т - средняя массовая температура ИВЭП, температура поверхности испарительного участка ТТ и окружающей среды; т -время, q PjS ; Р -мощность, рассеиваемая

ИВЭП; i?KOHT - термическое сопротивление контакта между ИВЭП и ТТ; Ос - коэффициент теплообмена между поверхностью ИВЭП и окружающей средой; т=5ивэп/5и.

В тепловой модели системы ТТ постоянной проводимости, работающая в испарительном режиме, представлена в виде двух двухслойных пластин (стенки и капиллярной структуры КС), первая из которых является участком испарения, к которому подводится тепловой поток от ИВЭП через контактную поверхность, а вторая - участком конденсации, от которого он отводится по заданному закону теплообмена (рис. 2). Считаем, что ТТ изотермична по длине и ширине каждого участка. Тепловая связь между участками испарения и конденсации осуществляется только с помощью потока пара, температура которого по всей длине парового канала одинакова и интенсивность его теплообмена с КС стремится к бесконечности, что позволяет для поверхностей участков испарения и конденсации КС, соприкасающихся с паровой фазой теплоносителя, использовать граничное условие 4-го рода.

Дифференциальные уравнения теплопроводности для одномерной модели ТТ, состоящей из четырех соприкасающихся слоев неодинаковых размеров по длине и ширине, выглядят следующим образом:

СиРи = - - для стенки участка испарения (2) дх (l.ro слоя);

с * Ри** - = и* - для КС участка испарения (3)

(2-го слоя);

Ф дЧ j-, уча,.1,ка конденсации (4)

(3-го слоя);

СкРк- = Як- для стенки участка конденса- (5) d-i дх 4.pQ слоя),

где Т, К, с, р - температура, теплопроводность, удельная теплоемкость и плотность стенки участка испарения, КС участков испарения и конденсации и стенки участка конденсации соответственно.

Граничным условием для 1-го слоя при х=0 служит уравнение теплового баланса ИВЭП (1). Граничные условия для остальных слоев:

х = 5 , Г =7Л x.-lj-; (6)

дх дх

л:=8, + 8Л 7 Ф = 7Л я Ф = я,* ; (7)

. = 8и4-8*и + 8Л 7к* = Г я,*-*=Я,; (8) х = г, aAT,-T,):=-xf-; (9)

7,= Г,; (10)

Я - теплопроводность слоя; Ск - коэффициент теплообмена участка конденсации с окружающей средой (см. рис. 1,а) или термическое сопротивление контакта с теп-лоотдающей поверхностью (см. рис. 1,6).

=5к/5и, S =S *, S =Sk*;

5и, 5 , 5и*, Sk* - площади поверхностей стенок и КС участков испарения и конденсации.

Величина га=5к/5и в дифференциальных уравнениях учитывает различие удельных тепловых потоков на границе этих участков.