Математическая модель термоэлектрической системы для охлаждения дискретных электрорадиоэлементов
DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-3-53-60
УДК 621.362
Евдулов О. В., Ибрагимова А. М.
Ключевые слова: радиоэлектронная аппаратура, электрорадиоэлемент, охлаждение, термоэлектрическая система, термоэлектрический модуль, моделирование, численный эксперимент, температура.
УДК 621.362
Математическая модель термоэлектрической системы для охлаждения дискретных электрорадиоэлементов
Ссылка для цитирования: Евдулов О.В., Ибрагимова А.М. Математическая модель термоэлектрической системы для охлаждения дискретных электрорадиоэлементов // Вестник Международной академии холода. 2023. № 3. С. 53-60. DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-3-53-60
Аннотация
Проведено математическое моделирование и исследование термоэлектрической системы (ТЭС) для охлаждения дискретных электрорадиоэлементов (ЭРЭ). Рассмотрено устройство, в состав которого входят основная и дополнительные секции однотипных термоэлектрических модулей (ТЭМ), а также основная и дополнительная теплообменные системы. Особенностью прибора является возможность обеспечения отвода теплоты от ЭРЭ одновременно с его верхней и нижней поверхности. Математическая модель ТЭС состоит в решении системы дифференциальных уравнений, описывающих процесс нестационарной теплопередачи в каждом из элементов конструкции ТЭС и ЭРЭ, методом конечных элементов, а также расчете ТЭМ в программно-вычислительном комплексе Thermoelectric system calculation (изготовитель ООО "Криотерм", Санкт-Петербург). Результаты численного эксперимента представлены в виде трехмерного и одномерных температурных полей структуры ТЭС-ЭРЭ при ее выходе на стационарный режим работы и графиков изменения температуры во времени в контрольных точках в зависимости от тепловыделений ЭРЭ, мощности ТЭМ, коэффициентов теплообмена с окружающей средой теплообменных систем, а также различных материалов, из которых последние предположительно будут изготовлены. В результате моделирования установлено, что качестве источника холода в ТЭС целесообразным является применение трех стандартных ТЭМ DRIFT-1,5 (ООО "Криотерм"), обеспечивающих диапазон мощностей 17-40 Вт при силе тока питания 2-6 А и потребляемой электроэнергии в единицу времени 40-130 Вт, имеющих холодильный коэффициент 0,17-1,3.
Аннотация
Проведено математическое моделирование и исследование термоэлектрической системы (ТЭС) для охлаждения дискретных электрорадиоэлементов (ЭРЭ). Рассмотрено устройство, в состав которого входят основная и дополнительные секции однотипных термоэлектрических модулей (ТЭМ), а также основная и дополнительная теплообменные системы. Особенностью прибора является возможность обеспечения отвода теплоты от ЭРЭ одновременно с его верхней и нижней поверхности. Математическая модель ТЭС состоит в решении системы дифференциальных уравнений, описывающих процесс нестационарной теплопередачи в каждом из элементов конструкции ТЭС и ЭРЭ, методом конечных элементов, а также расчете ТЭМ в программно-вычислительном комплексе Thermoelectric system calculation (изготовитель ООО "Криотерм", Санкт-Петербург). Результаты численного эксперимента представлены в виде трехмерного и одномерных температурных полей структуры ТЭС-ЭРЭ при ее выходе на стационарный режим работы и графиков изменения температуры во времени в контрольных точках в зависимости от тепловыделений ЭРЭ, мощности ТЭМ, коэффициентов теплообмена с окружающей средой теплообменных систем, а также различных материалов, из которых последние предположительно будут изготовлены. В результате моделирования установлено, что качестве источника холода в ТЭС целесообразным является применение трех стандартных ТЭМ DRIFT-1,5 (ООО "Криотерм"), обеспечивающих диапазон мощностей 17-40 Вт при силе тока питания 2-6 А и потребляемой электроэнергии в единицу времени 40-130 Вт, имеющих холодильный коэффициент 0,17-1,3.
Ключевые слова: радиоэлектронная аппаратура, электрорадиоэлемент, охлаждение, термоэлектрическая система, термоэлектрический модуль, моделирование, численный эксперимент, температура.
English
Русский
