Авторы

Гибридная система охлаждения бортовых ИК-приемников на основе вихревого и термоэлектрического эффектов

DOI: 10.21047/1606-4313-2017-16-2-31-37
УДК 621.57

Гибридная система охлаждения бортовых ИК-приемников на основе вихревого и термоэлектрического эффектов

Барбонов Е. О., Бирюк В. В., Гайнуллин М. ., Сотова В. А., Чертыковцев П.А.

Ссылка для цитирования: Барбонов Е.О., Бирюк В.В., Гайнуллин М.Н., Сотова В.А., Чертыковцев П.А. Гибридная система охлаждения борто-вых ИК-приемников на основе вихревого и термоэлектрического эффектов // Вестник Международной академии холода. 2017. № 2. С. 31-37

Аннотация
Представлена схема гибридной системы охлаждения бортовых ИК-приемников на основе вихревого и термоэлектрического эффектов. Проведен расчет вихревой трубы для охлаждения полупроводникового прибора, выделяющего мощность W_k= 100 Вт. Потребная температура холодного потока Т_х = –30 оСи допустимый подогрев его при охлаждении прибора не превышает ∆t_k = 10 оСпри давлении p_х = 0,1 МПа. Температура воздуха на входе в вихревую трубу Т₁ = 20 оС. Проведен расчет геометрических параметров вихревой трубы. Проведен расчет характеристик термоэлектрического модуля и системы охлаждения в программе Kryotherm. На основании расчета выбран четырехкаскадный модуль TB-4-(59-31-11-4)-1,5 российской компании KRYOTHERM. Этот модуль способен обеспечить разницу температур ∆T_max= 118 К, при следующих параметрах: I_max = 0,8 А; U_max = 6,9 В; R_ac = 3,48 Ом; Q_max = 0,4 Вт. На основании данных, полученных в результате численного моделирования проточной части вихревой трубы в программе ANSYS и подбора оптимального термоэлектрического модуля в программе Kryotherm, была предложена гибридная система охлаждения. Произведен анализ энергетической эффективности прилагаемой системы охлаждения.

Ключевые слова: гибридная система охлаждения, вихревая труба, термоэлектрический модуль, эксергетический КПД системы.

Список литературы

1. Антонов Е.И., Ильин В.Е., Коленко Е.А.Устройства для охлаждения приемников излучения. – М.: Машиностроение, 1969. 248 с.

2. Архаров А.М., Дилевская Е.В., Каськов С.И., Шевич Ю.А.Конструкции микротеплообменников криогенных систем для охлаждения маломощных электронных устройств. // Вестник Международной академии холода. 2008. № 1. С. 15-20.

3. Довгялло А.И., Сармин Д.В., Угланов Д.А., Цапкова А.Б.Использование баллона с криогенной заправкой в различных областях техники // Вестник Международной академии холода. 2014. № 4. С. 26-31.

4. Архаров А.М., Архаров И.А., Антонов А.Н.Машины низкотемпературной техники. Криогенные машины и инструменты: учебник. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 582 с.

5. Бумагин Г.И.Криогенные машины: учебное пособие. – М.: ОмГТУ, 2007. 216 с.

6. Меркулов А.П.Вихревой эффект и его применение в технике. – М.: Машиностроение, 1969. 185 с.

7. Суслов А.Д., Иванов А.В., Мурашкин Ю.В., Чижиков Ю.В.Вихревые аппараты. – М.: Машиностроение, 1985. 256 с.

8. Галкина Н.В.Использование гибридной системы охлаждения на основе вихревой трубы и термоэлектрического холодильника для получения криогенных температур. // Технические науки: теория и практика: материалы II МНК (г. Чита, январь 2014 г.). – Чита: Изд-во «Молодой ученый», 2014. С. 26-28.

9. Филькин Н.Ю., Юша В.Л.Теоретическая оценка влияния конструктивных параметров проточной части коротких диффузоров на их газодинамическую эффективность. // Вестник Международной академии холода. 2016. № 3. С. 68-72.

10. Серяков А.В.Исследование коротких низкотемпературных тепловых труб. Часть 2. Теоретическая модель. // Вестник Международной академии холода. 2015. № 1. с. 47-52.

Читать статью полностью