- •1. Информация о дисциплине
- •1.1. Предисловие
- •1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.1. Объем дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.2. Перечень видов практических занятий и контроля
- •Раздел 2. Теплофизическое конструирование рэс
- •Раздел 3. Методы расчета теплового режима
- •Раздел 4. Методы и средства обеспечения теплозащиты рэс
- •Часть 2: Конструирование электромагнитных экранов, расчет электромагнитного экранирования (44 часа для 210201.65 и 28 часов для 210302.65 и 210300.62)
- •Раздел 5. Особенности конструирования электромагнитных экранов
- •Раздел 6. Материалы и элементы конструкций экранов
- •Раздел 7. Расчет электромагнитного экранирования
- •Часть 3: Механические воздействия и защита рэс (44 часа для 210201.65 и 28 часов для 210302.65 и 210300.62)
- •Раздел 8. Расчетные модели конструкций рэс
- •Раздел 9. Определение прочности элементов конструкций рэс при механических воздействиях
- •2.2. Тематический план дисциплины
- •2.3. Структурно-логическая схема дисциплины
- •2.4. Временной график изучения дисциплины при использовании информационно-коммуникационных технологий
- •2.5. Практический блок
- •2.6. Балльно-рейтинговая система оценки знаний
- •3. Информационные ресурсы дисциплины
- •3.1. Библиографический список
- •3.2. Опорный конспект
- •Часть 1. Тепло- и массообмен в конструкциях рэс.
- •Раздел 1. Основы теории тепломассообмена
- •1.1. Теплопроводность
- •1.2. Конвекция
- •1.3. Излучение
- •1.4. Элементы теории тепловых цепей
- •Раздел 2. Теплофизическое конструирование рэс
- •2.1. Тепловой режим рэс
- •2.2. Методы приближенного анализа теплового режима рэс
- •Раздел 3. Методы расчета теплового режима
- •3.1. Расчет теплового режима рэс при различных способах охлаждения
- •3.2. Тепловые режимы микросхем (мс)
- •Раздел 4. Методы и средства обеспечения теплозащиты рэс
- •4.1. Системы и устройства охлаждения
- •4.2. Радиаторы
- •Часть 2. Конструирование электромагнитных экра-нов, расчет электромагнитного экранирования
- •Раздел 5. Особенности конструирования электромагнитных экранов
- •Раздел 6. Материалы и элементы конструкций экранов
- •6.1. Материалы для экранов
- •6.2. Элементы конструкций экранов
- •Раздел 7. Расчет электромагнитного экранирования
- •Часть 3. Механические воздействия и защита рэс
- •Раздел 8. Расчетные модели конструкций рэс
- •8.1. Модели конструкций рэс
- •Тема 8.2. Расчет на действия вибраций и ударов
- •8.3. Конструктивные способы защиты рэс от механических
- •Раздел 9. Определение прочности элементов конструкций рэс
- •9.1. Определение прочности элементов конструкций рэс
- •9.2. Расчет долговечности выводов эрэ
- •3.3. Учебное пособие
- •3.4. Технические и программные средства обеспечения дисциплины
- •3.5. Методические указания к выполнению лабораторных работ
- •Часть 1. Исследование теплового режима рэс при естественной конвекции
- •Часть 2. Исследование теплового режима рэс при внутреннем перемешивании воздуха или внешнем обдуве
- •3.6. Методические указания к проведению практических занятий ( для 210201.65)
- •3.6.1. Практическое занятие № 1. Расчет теплового режима рэс и их эле-ментов для естественного и принудительного охлаждения (тематика кур-совой работы)
- •4. Блок контроля освоения дисциплины
- •4.1. Общие указания
- •4. Итоговый контроль.
- •4.2. Задания на курсовую работу и методические указания к ее
- •Тематика курсовой работы
- •4.2.2. Методические указания к выполнению курсовой работы
- •4.3. Задания на контрольные работы и методические
- •4.4. Текущий контроль
- •Часть 1. Тепло- и массообмен в конструкциях рэс. Расчет теплового режима
- •1. Дайте определение понятию «Теплопроводность – это …»
- •5. Определите характер изменения коэффициента теплопроводности и его численный диапазон, Вт/(м·к), для газов. «Коэффициент теплопро-водности с увеличением температуры … и равен …».
- •8. Эффект Пельтье заключается в следующем … . Закончите выска-зывание.
- •9. Расчет радиатора по методике, в которой величина сопро-тивления теплового контакта между радиатором и изделием минимальна и задана, сводится к … . Закончите высказывание.
- •8. Ведущим рабочим документом проектирования экранов является схема … . Вставьте пропущенные слова.
- •9. На ведущем рабочем документе проектирования экранов должны быть выделены … . Вставьте пропущенные слова.
- •10. Разработка конструкции электромагнитных экранов как самос-тоятельных сооружений заключается в следующем: … . Закончите выска-зывание.
- •1. Основным фактором при проектировании экранов является … . Закончите высказывание.
- •4. Обеспечьте соответствие между понятиями и их содержанием.
- •5. Обеспечьте соответствие между понятиями, относящимися к балочным конструкциям, и их содержанием.
- •6. Выберите формулу для расчета приведенной изгибной жесткости пп при наличии трех слоев. Формула в общем виде имеет запись
- •7. Обеспечьте соответствие между понятиями и их содержанием.
- •8. Проверка выполнения условия вибропрочности для пп с эрэ осуществляется по критерию … . Закончите высказывание.
- •9. Проверка выполнения условия ударопрочности для амортизиро-ванных систем, включая установленные на амортизаторах пп, осущест-вляется по критерию … . Закончите высказывание.
- •10. Проверка выполнения условия вибропрочности для микросхем, полупроводниковых приборов, резисторов и других эрэ, установленных на пп, осуществляется по критерию … . Закончите высказывание.
- •1. Для рэс, у которых преобладают отказы усталостного характера, отсутствие резонанса обеспечивают … . Закончите высказывание.
- •4.4. Итоговый контроль
- •Раздел 1. Основы теории тепломассообмена
- •Раздел 2. Теплофизическое конструирование рэс
- •Раздел 3. Методы расчета теплового режима
- •Раздел 4. Методы и средства обеспечения теплозащиты рэс
- •Раздел 5. Особенности конструирования электромагнитных экранов
- •Раздел 6. Материалы для экранов
- •Раздел 7. Расчет электромагнитного экранирования
- •Раздел 8. Расчетные модели конструкций рэс
- •Раздел 9. Определение прочности элементов конструкций рэс
- •Часть 1. Тепло- и массообмен в конструкциях
- •Часть 1. Тепло- и массообмен в конструкциях рэс. Расчет теплового
- •Часть 2. Конструирование электромагнитных экранов, расчет
- •Часть 3. Механические воздействия и защита рэс………………...189
4.1. Системы и устройства охлаждения
Далее следует перейти к материалу изучаемой дисциплины. Можно изу-чить первыми теплообменники [1], с. 115…120. Теплообменными аппаратами (теплообменниками) называют устройства, предназначенные для передачи теп-лоты от более нагретого теплоносителя к менее нагретому. Следует знать ос-новные типы теплообменников, последовательность их конструктивного и поверочного расчетов; понятие водяного эквивалента жидкости; порядок выбора компактных теплообменников для РЭС.
Следующими устройствами охлаждения являются нагнетатели [1], с. 121…124. Вы уже знакомились ранее с нагнетателями, сейчас необходимо более детально рассмотреть их. Первое, на что следует обратить внимание, это их деление на насосы и вентиляторы (компрессоры). Необходимо изучить осо-бенности конструкции различных типов нагнетателей: поршневых, плас-тинчатых (ротационных), центробежных, осевых, вихревых. Следует понимать, что подразумевается под напорной характеристикой, что – под полной характе-ристикой, а что – под рабочей точкой.
Следующими устройствами охлаждения являются устройства, работа которых осуществляется на термодинамических основах охлаждения [1], с. 124…128. Основными термодинамическими параметрами, характеризующими состояние рабочего тела (это обычно газ или пар), являются объем V, давление р и температура T, а общий вид термодинамического уравнения f(p, V, Т)=0. Вид этой функции отличается для разных рабочих тел, которые в термодина-мике иногда называют системами. Например, уравнением состояния идеаль-ного газа является известное уравнение Менделеева—Клапейрона:
где m – масса рабочего тела; М – относительная молекулярная масса; R0 – универсальная газовая постоянная.
Обычно в термодинамике рассматриваются два состояния системы. В первом случае — система с постоянным количеством вещества, ограниченная замкнутой поверхностью с равномерно распределенным внешним давлением (например, газ или пар в цилиндре). Во втором случае рассматривается установившийся во времени поток вещества в закрытом канале при неравномерном распределении давления.
Согласно первому началу термодинамики для любой изолированной системы количество заключенной в ней энергии сохраняется неизменным.
Второе начало термодинамики имеет различные формулировки, на-пример:
- теплота может производить работу в двигателе только в том случае, если температурный уровень этого тела выше температуры окружающей среды;
- теплота с более низкого температурного уровня может быть пере-несена на более высокий температурный уровень только при затрате работы.
Необходимо знать, что понимается под «процессом» и «циклом». Затем необходимо разобраться с осуществляемыми термодинамическими циклами — произвольным, обратным, Карно и холодильным. Для оценки работы холо-дильных машин применяют так называемый холодильный коэффициент , равный отношению полезной теплоты Q2, отнятой от холодного источника ограниченной емкости, к затраченной работе L. Следует понимать, что такое «эффект дросселирования», как он используется для охлаждения, какой эффект используется при этом, в чем сущность эффекта Джоуля – Томсона.
Следующими устройствами являются дроссельные микроохладители, компрессионные холодильные машины (КХМ), устройства термоэлектри-ческого охлаждения и устройства, работающие на охлаждении с помощью фазовых переходов [1], с. 128…136, 140…141.
Дроссельные микроохладители. Используя эффект Джоуля — Томсона, можно построить холодильную дроссельную машину. Последние могут рабо-тать по разомкнутой (источник сжатого газа — баллон) или замкнутой (источник сжатого газа — компрессор) схеме. Рабочее вещество — легко конденсируемые хладагенты с положительным дроссельным эффектом в об-ласти комнатных температур (углекислый газ, воздух, аргон, азот и др.). Следует понимать, зачем для ряда газов требуется перед дроссельным устрой-ством снижать температуру рабочего тела. Необходимо разобраться в приведенных в учебном пособии конструкциях таких устройств.
Компрессионные холодильные машины (КХМ). Необходимо разобраться в принципе работы таких устройств и изучить схему КХМ.
Термоэлектрическое охлаждение. В начале необходимо вспомнить (изучить) основные эффекты, на которых основана работа термобатарей.
Эффект Пельтье (1884 г.). При прохождении электрического тока через цепь, составленную из разнородных проводников, в местах их соединений (спаях) поглощается или выделяется поток теплоты.
Эффект Зеебека. Если спай двух разнородных материалов имеет тем-пературу, отличную от окружающей, то на концах проводников возникает термоэлектродвижущая сила.
Эффект Томсона. Если в однородном материале существует градиент температур, то при пропускании тока через него будут появляться термоЭДС между отдельными его частями.
Необходимо знать не только формулировку этих эффектов, но и их математическую запись. Далее необходимо изучить работу термобатареи, математические выкладки, описывающие ее работу. Знать, что понимается под термоэлектрической добротностью термоэлемента, различать два его экстремальных режима: максимального КПД и максимальной холодопроиз-водительности. При конструировании термобатарей рассчитывают и сопостав-ляют следующие параметры: холодопроизводительность, массу, объем, энерго-затраты, вероятность безотказной работы и т. п. Для отдельных систем охлаж-дения тот или иной параметр является преобладающим. Необходимо знать, для чего служат термобатареи, и каковы особенности термоэлектрического охлаж-дения.
Охлаждение с помощью фазовых переходов. Такие устройства просты по конструкции, надежны, потребляют мало энергии и по некоторым показателям (массе, габаритам, стабильности температуры) могут быть конкурентоспособ-ными и даже превосходить другие технические решения. Обычно используют два режима работы рассматриваемых устройств: хранение криогенной жидкос-ти в теплоизолированном контейнере и отвод теплоты от объекта при испаре-нии хладагента. Необходимо знать три основных конструктивных схемы жидкостных систем, конструкцию с использованием твердого криогенного вещества.
Следующими для изучения для 210201.65 являются вихревые и тепловые трубы [1], с. 136…142. Рассмотрим вихревые трубы. Эффект вихревого темпе-ратурного расширения сжатого газа открыт немецким физиком Райком в 1931 г. Необходимо рассмотреть схему вихревой трубы и принцип ее действия, а также математические зависимости, описывающие работу такого устройства, и ее характеристики; преимущества и недостатки.
Тепловые трубы (ТТ). Тепловая труба — устройство, предназначенное для переноса теплового потока с одного конца трубы в другой за счет исполь-зования скрытой теплоты фазового превращения теплоносителя, помещенного внутри герметичной ТТ. Необходимо изучить схему ТТ и принцип ее действия, а также область ее применения и изучить примеры применения ТТ. К тепло-физическим параметрам относятся: тепловой поток, передаваемый с помощью ТТ от источника теплоты в теплообменник при заданных условиях эксплуа-тации; уровень рабочих температур; термическое сопротивление тепловой трубы.
Конструктивные параметры определяют внешние и внутренние осо-бенности конструкции ТТ, а именно: конфигурацию и наружные размеры кор-пуса, испарительной, конденсационной и транспортной зон; толщину и мате-риал стенок корпуса, устройство фитиля.
Стыковочные параметры характеризуют условия эксплуатации аппара-туры и способы сочетания последней с ТТ, например способ передачи теплоты от источника к ТТ, конструктивное оформление областей контакта в испари-тельной и конденсационной зонах, термическое сопротивление контакта.