«Теплообмен в рэа»

РЭА представляет собой один из типов преобразователей энергии. В процессе работы к аппарату подводятся определенное количество энергии и в зависимости от КПД какая-то часть ее является полезной (вых. энергия), но другая ее часть, как правило большая выделяется в виде тепловой энергии. Неиспользуемая тепловая энергия частично рассеивается в окружающее пространство, а большая часть расходуется на нагревание узлов и деталей.

Общий баланс энергии РЭА:

E=E₁+E₂+E₃.

Е – энергия, подводимая к аппарату от источника питания.

E₁ – полезная энергия на выходе аппарата.

E₂ – тепловая энергия, рассеиваемая в окружающее пространство.

E₃ – тепловая энергия, расходуемая на нагревание деталей и узлов РЭА.

РЭА обладает малым КПД. Несмотря на то, что для питания большинства РЭА требуется небольшая мощность, проблема борьбы с перегревом отдельных узлов и деталей.

Нагрев деталей РЭА определяется величиной энергии, которая в свою очередь зависит от времени. Если за определенный промежуток времени в РЭА выделяется тепла больше чем она может рассеять в окружающее пространство, то тепло идет на нагревание элементов конструкции. До тех пор, пока выделение тепла будет компенсироваться его рассеиванием, нагрев деталей и узлов будет прогрессировать. В обратном случае будет происходить нагрев деталей, причем одни будут перегреваться быстрее, другие медленнее. В зависимости от конструкции РЭА от условий окружающей среды через некоторое время наступает установившийся режим, при котором дальнейший нагрев узлов и деталей прекращается и в окружающее пространство отдается постоянная тепловая энергия. Если не применять искусственное охлаждение, то тепло в окружающее пространство будет отдаваться только поверхности РЭА.

Для обычных конструкций РЭА (форма параллелепипеда) 1см² его поверхности рассеивается при определенных условиях (25 – 30) мВт. Требования, предъявляемые к габаритам блоков и узлов, современных РЭА такова, что отклонение между выделяемой тепловой энергией и энергией рассеиваемой поверхностью, все время увеличивается, и допустимый перегрев узлов и деталей является единственным ограничивающим фактором уменьшения габаритов РЭА.

Известно, что разность температур в одном и том же теле с течением времени выравнивается благодаря наличию теплового потока от мест с более высокой температуры к местам с более низкой температурой. Отвод тепла от РЭА может происходить за счет:

1. теплопроводности

2. конвекции.

3. Излучения (радиации).

В реальных условиях происходят все три вида теплообмена. Теплопроводностью – называется такой процесс, в котором тепловой поток является результатом передачи тепловой энергии от одной молекулы к другой.

Конвективным теплообменом называется процесс, при котором тепло переносится от одной точки, к другой в месте с массами вещества, т.е., совершается макроскопическое движение среды.

Теплопередача путем излучения осуществляется за счет способности твердых, жидких или газообразных тел, излучать или поглощать тепловую энергию в виде электромагнитных волн.