Принудительное жидкостное охлаждение

Жидкостная система охлаждения обеспечивает хорошую температурную стабилизацию при пиковых  нагрузочных и переходных процессах.  ПЖО позволяет свести к минимуму акустические шумы.  Применяется как правило для отвода тепла от отдельных высоконапряжённых тепловых источников (магнитроны, полупроводниковые приборы, лампы накачки и т.д.).  Недостаток – необходимость принудительной прокачки теплоносителя, что требует дополнительных затрат электроэнергии, увеличивает массу и уменьшает надёжность.  Принудительное жидкостное охлаждение можно разделить на:

• - ПЖО без кипения
• - ПЖО с поверхностным кипением жидкости

В первом случае в качестве хладоносителей рекомендуется использовать такие вещества, как вода, антифризы, фреоны, спирты, масла и др. специальные жидкости.  Вода является наилучшим хладоносителем, т.к. она доступна, имеет малу вязкость, и высокую удельную теплоёмкость. Но есть ограничения по диапазону рабочих температур, и то, что она способствует коррозии.  Спирты и антифризы применяют при низких температурах.  Жидкостный теплоноситель должен обладать следующими свойствами:

• - высокая теплопроводность
• - минимальная вязкость
• - нетоксичность по отношению к материалу контура.

 В системах ПЖО теплоноситель перемещается насосом в замкнутых контурах.  Количество отводимого тепла зависит от скорости движения жидкости и диаметра канала.  Чем больше скорость движения жидкости и меньше диаметр канала, тем больше количество отводимого тепла. Система охлаждения может быть с замкнутым и разомкнутым контуром (используется как правило вода).

 Основными преимуществами отвода тепла без кипения являются:

• - возможность отвода тепла в приборах с большими рассеиваемыми мощностями
• - относительная независимость работы системы от сил тяготения, ориентации в пространстве, и изменении тепловой нагрузки во времени.

 Недостатки:

• - наличии перекачивающих устройств и источников энергии на их привод
• - сложность конструкции регулирующей системы

Принудительное охлаждение с поверхностным кипением

При ПЖО с поверхностным кипением температура охлаждающей жидкости ниже, а теплоотводящей стенки выше температуры кипения жидкости. В пристенном слое жидкости имеет место процесс кипения с высокой интенсивностью теплоотдачи. В результате обеспечивается отвод большей тепловой мощности, чем при ПЖО без кипения. В качестве теплоносителя в данной системе охлаждения применяются дистиллированная вода, спирты, спиртовые смеси, другие жидкости, термически устойчивые при кипении.
При этом применяется замкнутая система охлаждения. Следует отметить, что расчёт и конструкция систем ПЖО проще, чем систем фоздушного охлаждения, т.к. меньше влияние сопротивлений корпуса.
Тепловые трубы Основная тенденция к миниатюризации РЭА создают новую проблему: возрастает количество тепла, выделяемого в единице объёма. Одним из устройств, позволяющих выводить тепло из зон плотного монтажа и трансформировать тепловой поток, а также термостабилизировать приборы, являются тепловые трубы. Тепловые трубы являются только теплораспределяющими устройствами.
Тепловая труба – это устройство с высокой эффективной теплопроводностью, во много раз превышающей теплопроводность серебра, меди и алюминия. По существу тепловые трубы представляют собой мосты, позволяющие передавать энергию на некоторое расстояние без помощи нагнетателей. Высокая теплопроводность достигается в результате испарения и конденсации рабочей жидкости, т.е. изменения агрегатного состояния вещества. В простейшей форме тепловая трубка – герметичный сосуд, в котором тепло передаётся горячего источника к холодному при помощи замкнутого испарительно-конденсационного цикла. Внутренняя полость сосуда частично заполнена жидкостью. Труба должна работать в вертикальном или наклонном положении и терло должно подводиться к нижней её части.
Это существенный недостаток, т.к. он не позволяет использовать подобные тепловые трубы на транспорте, когда пространственная ориентация не определена строго. В настоящее время для возвращения жидкости используется капиллярный эффект, который создаётся применением капиллярно-пористой структуры. В этом случае жидкость впитывается в зоне конденсации и передаётся в зону испарения независимо от пространственной ориентации тепловой трубы.
В зависимости от разности температур, в которой работает тепловая труба, различают: 

• - высокотемпературные (1000..2000К)
• - среднетемпературные (500..1000К)
• - низкотемпературные (273..500К)
• - криогенные (0..273К)

В качестве теплоносителя используют воду, аммиак или органические жидкости. Для оптимизации тепловой трубы необходимо стремиться к выбору жидкости с малой вязкостью, большим значением плотности поверхностного натяжения и скрытой теплоты парообразования. В зависимости от конструкционных условий и требований тепловым трубам может придаваться всевозможная форма.