ВВЕДЕНИЕ 8
1 Литературный обзор 9
1.1 Теория теплообмена 9
1.3 Защита аппаратуры от теплового воздействия 19
1.3.1 Охлаждение аппаратуры 19
1.3.2 Теплоотвод конвекцией 21
1.3.3 Принудительное воздушное охлаждение 22
1.5 Защитные покрытия для печатных плат 26
1.5.1 Лаки 27
1.5.2 Герметизация блоков 29
1.5.3 Заливка блоков 30
1.5.4 Выбор окончательной защиты 31
2 Модернизация блока МПНС и анализ его температурных свойств 35
2.1 Модуль МПНС 35
2.2 ТУ на блок МПНС 37
2.2.1 Область применения 37
2.2.2 Основные параметры 37
2.2.3 Общие требования 40
2.2.4 Требования к конструкции 41
2.2.5 Требования к электрическим параметрам и электрическим режимам
эксплуатации 42
2.2.6 Требования стойкости к внешним воздействующим факторам 42
2.2.7 Требования надежности 43
2.2.8 Требования к маркировке 43
2.2.9 Указания по эксплуатации 44
2.3 Условия расчета 48
2.4 Методика измерений в программе Лпзуз 48
3 Анализ полученных результатов 52
3.1 Сравнение тепловых режимов с заливкой компаундом и без заливки компаундом 52
3.2 Сравнение тепловых режимов в воздушной среде с различными
коэффициентами черноты 53
3.3 Сравнение тепловых режимов в вакууме с различными
коэффициентами черноты 58
3.4 Безопасность Жизнедеятельности 66
3.5 Экологическая безопасность 68
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 70
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 71
Целью данной работы являлся литературный обзор, ознакомление с теорией теплообмена, изучение методов защиты аппаратуры от внешних воздействий, подбор и изучение свойств покрытий, имеющих свойства, схожие с абсолютно черным телом. Чаще всего возникает проблема удаления избытка теплоты в результате саморазогрева аппаратуры. Передача теплоты от нагретой аппаратуры в окружающую среду осуществляется кондукцией, конвекцией и излучением. В условиях малых пространств количество воздуха в корпусе прибора крайне мало и не является основным способом теплопередачи - основная часть тепла передается излучательным способом от элементов на корпус и с его поверхности рассеивается. Таким образом для эффективного теплоотведения необходимо максимизировать эффект излучательной передачи. Это может быть достигнуто путем замены обычного покрытия корпуса на покрытие с высоким коэффициентом черноты. Данное улучшение может позволить снизить общую температуру элементов на 5-7%.
В данной работе был проведен литературный обзор, в ходе которого были проанализированы данные по теории теплообмена. Были изучены виды теплопередачи и способы улучшения их эффективности, исследованы тепловые режимы, найдено уравнение, описывающее излучательный отвод тепла от блока. Изучены тепловые режимы и выполнен анализ их расчета. Исследована защита аппаратуры от теплового воздействия, в том числе различные способы защиты элементов от высокой температуры. Следует заметить, что из-за особенностей устройства корпуса и расположения элементов возможно использование только одного способа защиты - теплоотвода излучением. Для улучшения эффективности излучательного метода теплопередачи необходимо изменение покрытия корпуса, которое должно быть заменено на покрытие на основе абсолютно черного тела. Абсолютно черное тело поглощает до 99 % падающего излучения, а полная объёмная плотность равновесного излучения и полная испускательная способность абсолютно чёрного тела пропорциональны четвёртой степени его температуры. Для защиты самих элементов внутри корпуса есть различные варианты защиты, однако самым эффективным и оптимальным вариантом является заливка компаундом с высокой теплопроводностью. Это значительно увеличит теплоотведение от элементов и дополнительно защитит их от внешней агрессивной среды. Был исследован новый метод нанесения покрытий на солнечные панели, который в дальнейшем, после его детального анализа и адаптации, может быть использован для блоков радиоэлектронной аппаратуры.
В ходе практических работ по модернизации блока малогабаритного преобразователя напряжения, стойкого (МПНС) и анализе его температурных свойств были получены результаты анализа градиентов температур блока МПНС. Лучшим вариантом с точки зрения тепловой защиты можно считать использование заливки компаундом. Однако если данный вариант невозможен ввиду особенностей поставленной задачи, то возможно использование специальных покрытий, изменяющих коэффициент черноты у поверхности, на которую они наносятся.
В рамках магистерской диссертации произведено сравнение для двух случаев расположения исследуемой аппаратуры - в воздушной среде и в вакууме. При этом менялись покрытия, которые наносились на поверхность его корпуса. Первое покрытие имело коэффициент черноты равный 0.85, второе - близкий к 1. При сравнении данных покрытий выявлено, что при использовании покрытия с высоким коэффициентом черноты на корпусе прибора общая температура на всех элементах блока МПНС понижается значительнее, чем при применении покрытия с низким коэффициентом черноты. Разница составляла до 7градусов в вакууме и до 4 градусов в воздушной среде. В воздушной среде разница ниже из-за наличия дополнительного теплообмена конвекцией.
