close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Исследование тепловых режимов при работе РЛС

код для вставки
2.3 Исследование и определение температуры воздуха в
стойках при выбранной системе вентиляции…….
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ…………………….
3.1 Описание экспериментальной установки…………………
3.2 Проведение эксперимента…………………………………..
3.3 Анализ результатов проведенных исследований………….
4. БЕЗОПАСНОСТЬ
ПРИ
РАБОТЕ
С
УСТАНОВКАМИ
ОХЛАЖДЕНИЯ……………………………………………………
4.1 о
4.2 о
4.3
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ
И
ИССЛЕДОВАНИЯ
РАБОЧИХ
ПАРАМЕТРОВ………………………………………………………
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………..
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………
ПРИЛОЖЕНИЯ………………………………………………………
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
7
ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ:
ВМТТ – временные медико-технические требования;
ВЖТ – воздушно-жидкостный теплообменник;
ИВП – источник внешнего электропитания;
ИМС – интегральная микросхема;
ИЭ – инструкция по эксплуатации;
НД – нормативная документация;
ПАЗ – противоатомная защита;
ПБЗ – противобиологическая защита;
ПХЗ – противохимическая защита;
РЛС – радиолокационная станция;
РЭА – радиоэлектронный аппарат;
РЭС – радиоэлектронное средство;
СОТР – система обеспечения теплового режима;
СЖО – система жидкостного охлаждения;
ТО – техническое описание;
ТХМ – турбохолодильная машина;
ТУ – технические условия;
ФВУ – фильтровентиляционная установка;
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
8
ВЕДЕНИЕ
Актуальность темы проекта. При проектировании РЭС расчет
теплового режима является одной из наиболее важных задач.
Выполнение тактико-технических требований связано с разработкой
и созданием специальных систем охлаждения, обеспечивающих
нормальные тепловые режимы работы аппаратуры и системы
жизнеобеспечения операторского отсека РЛС.
В этой связи исследование тепловых режимов при работе РЛС в
различных климатических условиях, является актуальной задачей.
Целью проектирования является тепловой расчет системы
жидкостного
охлаждения,
операторского
отсека
и
системы
вентиляции РЛС.
Объектом проектирования является система охлаждения изделия.
Предметом проектирования является температурный режим,
создаваемый СЖО.
Методы проектирования. При проектировании использованы
методы расчета теплового и материального баланса, процесса
теплопередачи через многослойную стенку, методы математического
моделирования и проведения сравнительного анализа, современные
информационные технологии.
Новизна выводов дипломной работы определяется применением
современных методов расчета и моделирования системы СЖО РЛС,
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
9
проведенным анализом работы ТХМ в рамках РЛС, моделированием
работы РЛС без ТХМ, моделирование работы РЛС с перспективной
системой
охлаждения,
результатами
экспериментальных
исследований РЛС с перспективной системой охлаждения.
Практическая значимость заключается в разработке методики
расчета изделий РЛС, которые могут быть использованы при выборе
вентиляционных систем и элементов теплоснабжения. Результаты,
выводы и рекомендации, изложенные в работе, способствуют
обучению
современным
способам
тепловых
расчетов
крупногабаритных изделий.
Достоверность
полученных
результатов
подтверждается
использованием апробированных положений, методик расчета и
принципов конструирования при решении задач исследования
тепловых режимов РЛС.
Структура и объем работы. Дипломная работа состоит из
введения, 5 разделов, списка использованных источников из 20
наименований. Основное содержание работы изложено на 131
страницах и включает 25 рисунков, 8 таблиц и приложения на 10
листах.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
10
1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И ТЕПЛОВАЯ РАБОТА РЛС
Основные понятия теории теплообмена
1.1
Компоненты
электронно-вычислительных
систем
РЛС
функционируют строго в ограниченном температурном диапазоне.
Уход температуры за указанные пределы может привести к
необратимым
структурным
изменениям
компонентов.
Температурный фактор также влияет и на параметры электрических
сигналов [3]. Увеличение плотности упаковки компонентов и
скорости переключения элементной базы приводит к росту удельной
мощности рассеяния, в связи с чем задача обеспечения нормального
теплового режима при повышенной температуре является наиболее
актуальной.
Тепловой режим конструкции РЛС считается нормальным, если
обеспечивается нормальный тепловой режим всех без исключения
составных частей конструкции (ИМС, РЭС, соединений, материалов
и т.п.).
Тепловой режим отдельного элемента считается нормальным,
если
выполняются
два
условия:
температура
элемента
(или
окружающей элемент среды) находится в пределах, определенных
паспортом или ТУ на него; температура элемента должна быть такой,
чтобы обеспечить его функционирование с заданной надежностью.
Одна из важнейших задач конструктора РЭС состоит в том, чтобы
обеспечить требуемые тепловые режимы для каждого элемента.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
11
Прежде, чем рассматривать вопросы по обеспечению тепловых
режимов РЛС, рассмотрим основные понятия теплообмена.
Тепловой
режим
РЭС
есть
пространственно-временное
распределение температуры РЭС, которое зависит от тепловыделения
элементов.
Заданный тепловой режим РЭС – понимается такой тепловой
режим, при котором температура каждого элемента из элементов
РЭС находится в заданных пределах.
Температурное поле РЭС – температура отдельных точек РЭС
в пространстве.
Широкое использование микросхем и микросборок позволило
значительно увеличить плотность компоновки деталей и сократить
объем РЭС. Это привело к повышению удельной мощности
рассеяния и к повышению удельной мощности рассеяния и к
повышению температуры внутри РЭА по сравнению с аппаратурой,
построенной
на
дискретных
радиоэлементах.
Чтобы
снизить
температуру внутри блоков, необходимо принимать дополнительные
меры к охлаждению РЭА.
Охлаждение РЭС – процесс отвода (переноса) тепла от
элементов РЭС в окружающую среду.
Перенос теплоты от нагретого тела к холодному (или к
окружающей среде) происходит за счет теплопроводности, конвекции
и теплового излучения.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
12
Теплопроводность (кондукция) – процесс обмена тепловой
энергией между телами или частями тел, которые соприкасаются
между собой за счет взаимодействия молекул. При естественном
охлаждении РЭС теплопроводность составляет 10%.
На рисунке 1.1.1 представлены основные понятия теплообмена.
Рисунок 1.1 – Основные понятия теории теплообмена
Конвекция – процесс обмена теплом между телами за счет
движения
частиц
(микрочастиц)
газа
или
жидкости.
При
естественном охлаждении РЭС конвекция составляет 70%.
Излучение – процесс переноса тепла за счет превращения
тепловой энергии в энергию излучения (лучистая энергия). При
естественном охлаждении РЭС излучение составляет 20%.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
13
Для описания всех трех видов теплообмена можно использовать
следующее соотношение:
Q = αSΔT,
где Q – мощность тепловыделения, Вт; α – коэффициент
теплоотдачи, Вт/(м2·К); S – площадь поверхности теплообмена, м2;
ΔT
–
перепад
температур
между
двумя
изотермическими
поверхностями в теле или между двумя телами, К.
Способы
охлаждения
могут
быть
охарактеризованы
коэффициентом теплоотдачи (Вт/(м2·К), значения которого для
различных систем охлаждения приведены в таблице 1.1.1.
Таблица 1.1 – Коэффициенты теплоотдачи для различных
систем охлаждения
Система охлаждения
Естественная, воздушная,
излучением
Коэффициент
теплоотдачи, Вт/(м2·К)
2…10
Принудительная воздушная
10…150
Естественная жидкостная
200…600
Принудительная жидкостная
300…3000
Испарительная
500…120000
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
14
Основные термины теплообмена
1.
Тепловыделяющий
генерирует
тепло
элемент
(навесной
–
элемент,
который
полупроводниковый
прибор,
резистор).
2.
Перегрев элемента – разность между температурой
элемента и базовой температурой.
3.
Нагретая зона блока РЭС – объем пространства
внутри блока, где располагаются элементы РЭС.
4.
Коэффициент заполнения блока – отношение объема
всех элементов РЭС, находящихся внутри корпуса блока, к
внутреннему объему корпуса.
5.
Коэффициент перфорации блока – отношение суммы
площадей перфорационных
отверстий к
сумме площадей
верхнего и нижнего основания корпуса блока.
6.
Нормальный
тепловой
режим
индивидуального
элемента – режим, при котором температура элемента блока
находится в допустимых пределах по техническому заданию на
этот элемент.
7.
Удельная мощность корпуса блока – отношение
мощности тепловыделения в блоке к площади корпуса блока.
8.
Удельная мощность нагретой зоны – отношение
мощности тепловыделения в нагретой зоне к площади нагретой
зоны блока.
9.
Базовая температура – температура окружающей
среды.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
15
1.2
Системы обеспечения тепловых режимов РЭС
Нормальный
тепловой
режим
радиоэлектронных
средств
обеспечивается применением специальных устройств, получивших
название СОТР. Под СОТР понимается совокупность совместно
используемых устройств, конструктивных элементов и рабочих
веществ, обеспечивающих такой тепловой режим радиоэлектронного
аппарата, когда температура отдельных радиодеталей и узлов его
находится в диапазоне ΔTдоп = Tдоп.max – Tдоп.min при изменении
температуры окружающей среды в пределах ΔTс = Tс.max – Tс.min.
Системы обеспечения теплового режима подразделяются на две
большие
группы
–
системы
охлаждения
и
системы
термостабилизации.
Системы охлаждения применяются, когда температура элементов
превосходит Tдоп.max и от элементов (радиодеталей) необходимо отводить
тепло или тогда, когда нормальное функционирование аппаратуры
достигается при температуре отдельных ее элементов, лежащей в
области низких и сверхнизких температур (приемники космических
систем связи; приемники излучения). Заметим, что к низким
температурам относятся температуры до 173 К, к сверхнизким в
диапазоне от 120 К до 173 К [9].
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
16
1.3
Классификация СОТР
Системы обеспечения тепловых режимов, наиболее часто
применяемые
в
радиоэлектронных
устройствах,
можно
классифицировать по ряду признаков, в частности:

по допустимому диапазону температур элементов и
узлов – на системы охлаждения и системы термостабилизиции;

по месту установки – на наземные, корабельные,
самолетные, ракетные, космические;

по роду рабочего вещества (теплоносителя) – на
воздушные (газовые), жидкостные, испарительные;

по основному виду теплопередачи – на конвективные
(которые в свою очередь подразделяются на системы с
естественной и вынужденной конвекцией), кондуктивные, у
которых отвод тепла осуществляется за счет теплопроводности и
системы, основанные на фазовых превращениях рабочего тела
(кипение, плавление, сублимация);

по характеру контакта теплоносителя с источником
тепла - на системы прямого и косвенного действия. В системах
прямого действия теплоноситель непосредственно омывает

источник тепла связаны через элементы конструкции
или через специальные тепловые мосты;

по охвату узлов радиоэлектронного устройства – на
общие и локальные;
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
17

по связи теплоносителя с окружающей средой – на
замкнутые
и
разомкнутые:
в
разомкнутых
системах
отработанный (нагретый) теплоноситель удаляется из системы и
больше не используется; в системах, работающих по замкнутому
циклу,
нагретый
используется,
в
теплоноситель
этом
случае
охлаждается
система
и
вновь
должна
иметь
дополнительный контур для охлаждения теплоносителя, которое
осуществляется в специальном теплообменнике;

по связи с объектом размещения – на автономную и
неавтономную.
На рисунке 1.3.1 представлены системы обеспечения
тепловых режимов СОТР.
Рисунок 1.3.1 – Классификация систем обеспечения тепловых режимов
РЭС
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
18
Системы охлаждения РЭС
1.4
1.4.1
Воздушные системы охлаждения
Воздушное охлаждение в радиоэлектронных аппаратах самого
различного назначения и места установки находит очень широкое
применение. Это объясняется его простотой и экономичностью.
Применяется как естественное, так и принудительное воздушное
охлаждение.
Охлаждение
при
естественной
конвекции
обеспечивает
плотность теплового потока, отводимого от аппарата до 200 Вт/м2.
Для интенсификации теплообмена применяется ряд мер, в частности:

перфорируется кожух аппарата, применяются жалюзи,
что позволяет за счет естественной вентиляции снизить
температуру в аппарате на 20-30% по сравнению с герметичным
кожухом;

увеличивается теплоотдающая поверхность кожуха за
счет его оребрения;

перемешивается воздух во внутреннем объеме, что
увеличивает передачу тепла от источников к кожуху;
Принудительное воздушное охлаждение применяется, когда
требуется отводить плотность тепловых потоков до 2…3·103 Вт/м2.
Принудительные
потоки
воздуха
создаются
специальными
вентиляторами, компрессорами.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
19
Охлаждение может осуществляться двумя методами:

обдувом внешней поверхности кожуха аппарата;

продувом воздуха через внутренний объем.
Второй
путь
предпочтительнее,
так
как
обеспечивает
непосредственный отвод тепла от теплонагруженных элементов и
узлов, но при этом требуется предварительная очистка и осушение
воздуха, для чего применяются фильтры.
Системы
с
продувом
воздуха
через
внутренний
объем
подразделяются на приточные (воздух нагнетается в аппарат),
вытяжные и приточно-вытяжные.
Эффективность
принудительного
воздушного
охлаждения
определяется температурой воздуха на входе в аппарат и его
массовым расходом.
1.4.2 Жидкостные системы охлаждения
Жидкостные
системы
охлаждения
подразделяются
на
термосифонные и с принудительной циркуляцией теплоносителя.
Они могут быть прямого и косвенного действия, работать по
замкнутому и разомкнутому циклам.
На
рисунке
1.4.2.1
представлены
жидкостные
системы
охлаждения.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
20
Рисунок 1.4.2.1 – Жидкостные системы охлаждения:
а – термосифонная; б – с принудительной циркуляцией теплоносителя
В термосифонных системах (рисунок 1.4.2.1, а) циркуляция
жидкости обеспечивается за счет ее различной плотности на входе в
аппарат и выходе из него. Жидкость охлаждается в специальном
резервуаре за счет испарения и теплообмена его корпуса с
окружающей средой.
Эффективность термосифонных систем сравнительно невелика.
В зависимости от теплофизических свойств жидкости плотность
теплового потока составляет 103 – 104 Вт/м2.
В системах с принудительной циркуляцией (рисунок 1.4.2.1, б)
жидкость прогоняется специальными устройствами – насосами,
помпами. Охлаждение жидкости производится в специальном
теплообменнике. Эти системы работают, как правило, по замкнутому
циклу. Жидкость здесь является промежуточным теплоносителем
между радиоэлектронным аппаратом и теплообменником. В качестве
теплообменника чаще всего используются радиаторы.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
21
В жидкостных системах охлаждения температура кипения
промежуточного теплоносителя должна быть выше предельно
допустимой температуры теплонагруженных элементов.
Системы
охлаждения
с
принудительной
циркуляцией
теплоносителя весьма эффективна. Плотность теплового потока,
снимаемого с нагретой поверхности, доходит до 5·10 5 Вт/м2. Такие
системы находят применение, как в наземных радиоэлектронных
устройствах, а также на самолетах и морских судах.
В таблице 1.4.2.1 представлены достоинства и недостатки
систем жидкостного охлаждения.
Таблица 1.4.2.1 – Достоинства и недостатки систем жидкостного
охлаждения





Достоинства
Тепловая емкость жидкости
значительно больше, чем у
воздуха;
Низкий уровень шума за счет
снижения
мощности
вентилятора;
Отсутствие передачи тепла от
одного элемента к другому;
Возможность
переноса
радиатора;
Возможность
организовать
параллельное
охлаждение
сразу нескольких устройств.
Недостатки
 Высокая
цена
по
сравнению с воздушной
системой;
 Более сложная установка
из-за
того,
что
современные системные
блоки спроектированы под
воздушные
системы
охлаждения;
 Возможность повреждения
элементов
при
разгерметизации системы.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
22
1.4.3 Испарительные системы охлаждения
Когда требуется отбирать очень большие плотности тепловых
потоков свыше 5·105 Вт/м2, используются испарительные системы, в
которых для отвода тепла используется процесс кипения жидкости.
Очевидно, в этом случае температура источников тепла должна
быть выше температуры кипения жидкости.
Одна из возможных схем испарительно-жидкостной системы
представлена на рисунке 1.4.3.1.
Рисунок 1.4.3.1 – Испарительно-жидкостная система охлаждения
Прогоняемая через аппарат жидкость при контакте с нагретой
поверхностью
закипает.
Парожидкостная
смесь
поступает
в
сепаратор, где происходит разделение жидкости и пара. Пар
поступает в конденсатор (теплообменник), образующийся конденсат
стекает вниз, откуда вместе с жидкостью сепаратора вновь поступает
на охлаждение РЭА.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
23
Кроме испарительно-жидкостных, находят применение газоиспарительные
системы,
в
поверхностей
производится
которых
охлаждение
вынужденным
нагретых
потоком
газа,
содержащим мелкие капли жидкости.
Охлаждение здесь осуществляется конвекцией и испарением
капель жидкости, осевшей на нагретой поверхности.
Эффективность газоиспарительных систем охлаждения ниже
жидкостных и испарительных систем, но значительно выше
воздушных.
Конструктивное
выполнение
рассмотренных
жидкостных и испарительных систем может быть самым различным.
В ряде случаев элементы систем охлаждения (теплообменник,
сепаратор,
конденсатор),
выполняются
как
единое
целое
с
конструкцией аппарата.
1.4.4 Кондуктивные системы охлаждения
Кондукция, как механизм переноса тепла, играет определенную
роль во всех рассмотренных выше системах охлаждения, поскольку
перенос
тепла
от
источников
и
охлаждаемой
поверхности
(поверхности деталей, шасси платы) осуществляется благодаря
кондукции. Однако здесь кондукция не определяет названия системы
охлаждения, так как в них действует более интенсивные механизмы
теплообмена и переноса тепловой энергии. В конструктивных
системах охлаждения явление теплопроводности является основным
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
24
механизмом переноса тепла от источников к теплоприемникам.
Конструктивное охлаждение наиболее часто применяется, как
метод локального охлаждения. Однако он находит применение и для
общего охлаждения в блоках с очень высокой плотностью монтажа и
большой объемной плотностью тепловых потоков.
Принцип кондуктивного РЭА изображен на рисунке 1.4.4.1.
Рисунок 1.4.4.1 – Кондуктивное охлаждение РЭА
1 – плата, 2 – металлические шины, 3 – коллектор, 4 - теплообменник
Плата
1,
на
которой
смонтированы
радиоэлементы
(микросхемы), имеет хороший тепловой контакт с металлическими
шинами 2, выполняющих роль теплостоков. По теплостокам тепловая
энергия поступает к коллектору 3, охлаждаемому при помощи
воздушного или жидкостного теплообменника 4.
К
кондуктивным
системам
охлаждения
относятся
термоэлектрические охлаждающие устройства и тепловые трубки.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
25
1.5
Основные элементы систем охлаждения РЭС
В общем случае, в состав системы охлаждения входят агрегаты
для создания движения рабочего вещества – теплоносителя нагнетатели (вентиляторы, компрессоры, насосы), теплообменники,
устройство для транспортирования и содержания рабочих веществ
(трубопровод, арматура, баки) и, наконец, рабочие вещества
(теплоносители).
Рассмотрим основные элементы систем охлаждения.
1) Теплоносители.
Теплоносители (рабочие вещества) оказывают существенное
влияние на эффективность, массу, габариты и эксплуатационные
характеристики систем охлаждения. Требования к теплоносителям
весьма многообразны. В каждом конкретном случае теплоноситель
выбирается из сочетания его свойств, в частности:
Теплофизических – теплоемкости, теплопроводности, вязкости,
плотности, теплоты парообразования и т.д.
Электрофизических – диэлектрической проницаемости,
пробивного напряжения, тангенса угла диэлектрических потерь и т.д.
Эксплуатационных – температуры замерзания и кипения,
пожаро-взрывобезопасности, нетоксичности, малой коррозионной
активности,
по
отношению
к
конструкционным
материалам,
стабильности состава.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
26
В качестве теплоносителей широко используются воздух, вода,
спирты (этиловый, метиловый) и их смеси, кремний, органические и
фторорганические жидкости.
Воздух, как теплоноситель, широко применяется в системах
охлаждения
наземного
обусловлено
такими
и
его
авиационного
оборудования,
преимуществами,
как
что
химическая
инертность, малая электро- и теплопроводность, вес и т.д. Однако
воздух не может обеспечивать съема больших плотностей теплового
потока.
Хорошим теплоносителем является вода. Недостаток воды –
высокая
температура
кипения
и
замерзания.
Для
снижения
температура кипения применяют водные растворы легкокипящих
жидкостей. Например, 30%-ый водный раствор этилового спирта
имеет соответственно температуру кипения и замерзания 84 ˚С и
минус 24 ˚С, а 80%-ый раствор – 79 ˚С и минус 51˚С.
В системах охлаждения широко применяются фторорганические
жидкости – перфторуглероды общей формулой CnF2n.
Эти жидкости не горючи, инертны по отношению к металлам и
изоляционным материалам, обладают хорошей теплопроводностью и
теплоемкостью, низкой электропроводностью (удельное объемное
сопротивление их лежит в пределах ρv = 1010 - 1014 Ом·м ) и высокой
электрической
прочностью
–
Ипр
=
50-300
кВ/см;
причем
электрическая прочность не зависит от температуры и сохраняется
при температуре кипения. Диэлектрическая проницаемость жидкосЛист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
27
тей перфторпарафинов, фторированных аналогов аминов близка к
диэлектрической
проницаемости
воздуха
(ξ
1.6…1.9)
=
и
сравнительно мало изменяется в широких температурных пределах.
Теплофизические, химические и электрофизические свойства
этих
жидкостей
позволяют
использовать
их
в
жидкостно-
испарительных системах, где источники тепла (радиоэлементы и
детали) имеют непосредственный контакт с жидкостью.
Недостатком
фторорганических
жидкостей
является
их
повышенная летучесть, что накладывает определенные требования к
конструктивному оформлению систем охлаждения.
2) Теплообменники.
Под теплообменником понимается устройство, в котором
осуществляется передача тепла от одного теплоносителя к другому
(хладоагенту) через разделяющую стенку.
Теплообменниками
называются
аппараты,
в
которых
происходит теплообмен, между рабочими средами не зависимо от их
технологического или энергетического назначения.
Технологическое назначение теплообменников многообразно.
Обычно различаются собственно теплообменники, в которых
передача тепла является основным процессом, и реакторы, в которых
тепловой процесс играет вспомогательную роль.
Классификация теплообменников возможна по различным
признакам.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
28
По способу передачи тепла различаются теплообменники
смешения, в которых рабочие среды непосредственно соприкасаются
или
перемешиваются,
и
поверхностные
теплообменники
-
рекуператоры, в которых тепло передается через поверхность нагрева
- твердую (металлическую) стенку, разделяющую эти среды.
По
основному
назначению
различаются
подогреватели,
испарители, холодильники, конденсаторы.
В
зависимости
от
вида
рабочих
сред
различаются
теплообменники:
1) жидкостно-жидкостные - при теплообмене между двумя
жидкими средами;
2) парожидкостные - при теплообмене между паром и
жидкостью (паровые подогреватели, конденсаторы);
3) газожидкостные
- при
теплообмене между
газом и
жидкостью (холодильники для воздуха) и др.
По
тепловому
режиму
различаются
теплообменники
периодического действия, в которых наблюдается нестационарный
тепловой процесс, и непрерывного действия с установившимся во
времени процессом.
В теплообменниках периодического действия тепловой обработке
подвергается определенная порция (загрузка) продукта; вследствие
изменения свойств продукта и его количества параметры процесса
непрерывно варьируют в рабочем объеме аппарата во времени.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
29
Компактные теплообменники, применяемые в настоящее время
в радиоэлектронной промышленности, выпускают двух типов:
«воздух-воздух» (В-В) и «воздух-жидкость» (В-Ж). Их конструкция,
габариты и другие данные приведены в общесоюзных стандартах [2].
На рисунке 1.5.2.1 представлен теплообменник типа «В-В».
Рисунок 1.5.2.1 – Теплообменник типа «В-В»
Воздушные
каналы
в
обоих
типах
теплообменников
представляют собой гофрированную тонкую ленту, припаянную к
поверхностям раздела теплоносителей, для турбулизации потока на
ленте выдавливаются жалюзи. Для теплообменников типа В-Ж в
качестве
теплоносителей
применяют
следующие
жидкости:
антифриз-65, смесь этиленгликоля с дистиллированной водой,
полиметилсилоксановые жидкости.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
30
Жидкостный канал образует гладкая гофрированная лента. В
стандартных теплообменниках патрубки/жидкостного канала выведены
для удобства на одну сторону, что позволяет вдвое увеличить длину
пути жидкого теплоносителя.
При подборе теплообменника типа В-В или В-Ж требуется,
чтобы последний обеспечивал при заданном расходе хладоагента
необходимое количество теплоты, передаваемой в единицу времени
от одного теплоносителя к другому.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
31
1.6
Система поддержания микроклимата на РЛС
Одним
необходимых
условий
комфортной
деятельности
человека является обеспечение в рабочей зоне благоприятного
микроклимата, который определяется температурой, влажностью,
атмосферным давлением, интенсивностью излучения нагретых
поверхностей. Микроклимат оказывает существенное влияние на
функциональную деятельность человека, его здоровье.
Условия труда в РЛС имеют ряд специфических особенностей. К
ним относятся: ограниченность обитаемого отделения; вынужденная
рабочая поза; неблагоприятные микроклиматические условия; при
открытых люках – загрязнение и запыленность воздуха; контакт с
горючими
и
смазочными
материалами;
шум
и
вибрация;
ограниченность поля наблюдения.
В помещениях с РЭА необходимо соблюдать оптимальные
микроклиматические условия. Они обеспечивают общее и локальное
ощущение теплового комфорта в течение 8-ми часового рабочего дня
при минимальном напряжении механизмов терморегуляции, не
вызывают отклонений в состоянии здоровья, создают предпосылки
для высокого уровня работоспособности.
Неблагоприятные микроклиматические условия. Температура
воздуха внутри РЛС зимой на 4-8 °С выше температуры наружного
воздуха.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
32
Охлаждению членов экипажа способствуют большие скорости
движения воздуха и отрицательное излучение на ограждения.
Контакт с холодными металлическими поверхностями рукояток
рычагов управления, педалями, полом, а также малоподвижность
членов
экипажа,
в
свою
очередь,
увеличивают
вероятность
охлаждения.
Предупреждение
достигается
общего
устройством
переохлаждения
системы
и
отопления
отморожений
за
счет
тепла
отработавших газов, покрытием термоизолирующим (негорючим)
материалом внутренней поверхности пола, сидений, рукояток
рычагов,
педалей
и
других
предметов,
использованием
соответствующей условиям одежды и обуви. Принимаются меры к
обогреванию людей во время стоянок и привалов за счет активных
движений, а при малейшей возможности - в теплых помещениях.
Летом температура воздуха внутри РЛС может достигать 40-50
°С. Перегреванию способствует высокая радиационная температура,
так как отдельные участки брони нагреваются до 65-70 °С. В этих
условиях на теплообмен экипажа благотворно влияет движение
воздуха,
увеличивая
теплоотдачу,
испарения.
Предупреждению
применение
кондиционеров,
главным
образом
перегреваний
за
счет
способствуют:
принудительная
вентиляция
подкостюмного пространства, усиление общеобменной вентиляции за
счет открывания люков, включения искусственных средств подачи
воздуха (вентиляторов, сепаратора-нагнетателя, ФВУ и т.п.),
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
33
снижение физической нагрузки в жаркое время, обеспечение
доброкачественной охлажденной питьевой водой, привалы с выбором
стоянок в тени и выходом людей из машин.
Температура воздуха по ВМТТ внутри операторского отсека при
длительном пребывании экипажа допускается до 29 ˚С, а также по
ВМТТ допускается температура воздуха в операторском отсеке 35 ˚С
в течение не более 4 ч. Уровни относительной влажности,
соответственно равны 40 - 60% и 30 - 70%, а скорость движения
воздуха – 0,5 м/с и 0,05 - 1 м/с.
Из-за высокой температуры снижается работоспособность
операторов
РЛС,
самочувствие,
из-за
обильного
потоотделения
организм
утрачивает
соли
и
ухудшается
водорастворимые
витамины.
Для профилактики перегревания и переохлаждения необходимы
хорошая
теплоизоляция
стен,
рациональная,
соответствующая
климатическим условиям одежда и достаточная вентиляция.
Радикальным
средством
поддержания
оптимальных
микроклиматических условий является установка кондиционеров,
эффективная
вентиляция,
экранирование
нагревающихся
поверхностей оборудования, теплоизоляция кабины, рациональная
одежда.
Также,
одним
из
неблагоприятных
условий
являются
выхлопные газы, которые могут попасть внутрь РЛС от впереди
идущей машины или от своего же двигателя при попутном ветре и на
остановках, а также при работе двигателя в закрытом помещении.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
34
Отработавшие
газы
современных
двигателей
содержат
относительно мало оксида углерода, но обладают неприятным
запахом и оказывают сильное раздражающее действие на слизистые
оболочки.
Однако
снижение
концентрации
пороховых
газов
обеспечивается за счет естественной вентиляции, работы приточных
и вытяжных вентиляторов, сепаратора-нагнетателя и ФВУ.
Шум, вибрация и сотрясения в РЛС обусловлены работой
двигателя, РЭА и движением боевой машины по неровным дорогам и
пересеченной местности. Колебания при движении РЛС носят
сложный характер и могут иметь различную направленность:
горизонтальную, вертикальную, угловую и т.д. Число и сила
сотрясений во многом зависят от профиля местности и квалификации
водителя. Амплитуда и ускорение при толчках и сотрясениях часто
достигают таких величин, что экипаж может получить ушибы и
ранения.
Для уменьшения шума в конструкции РЛС предусмотрена
система амортизаторов, а также шлемофон, который
не только
защищает от действия шума, но и предупреждает травму головы.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
35
1.7
Методы исследований и расчета систем охлаждения
Ввиду того, что способ (система) охлаждения в значительной
мере определяет структуру конструкции РЭС, уже на ранних стадиях
разработки
важно
правильно
выбрать
способ
охлаждения.
Выбранный способ охлаждения должен обеспечить нормальный
тепловой режим конструкции РЭС.
Если в выборе способа охлаждения будет допущена ошибка, то
труд большого коллектива разработчиков окажется напрасным, а
сроки разработки конструкции и ее стоимость
существенно
возрастут.
разработчики
Поскольку
располагают
на
ранних
минимальной
конструкции,
то
стадиях
информацией
становится
о
очевидной ответственность и
одновременно сложность задачи выбора системы охлаждения.
При
решении
охлаждения
практических
производится
задач
выбор
системы
по графикам (рисунок 1.7.1), которые
ограничивают области целесообразности применения того или иного
способа охлаждения. Эти области построены по результатам
обработки статистических данных о показателях тепловых режимов
реальных конструкций РЭС, расчетов показателей тепловых режимов
по тепловым моделям и экспериментальных данных, полученных на
макетах.
На рисунке 1.7.1 представлена диаграмма выбора систем
охлаждения.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
36
Рисунок 1.7.1 – Диаграмма выбора систем охлаждения
Исходными
данными
для
выбора
системы
охлаждения
служат: тепловой поток Р, рассеиваемый конструкцией; диапазоны
возможного изменения температуры окружающей среды tс min ...
max;
tс
пределы изменения давления окружающей среды Нmin...Нmax;
допустимые рабочие температуры элементов tэi, геометрические
размеры корпуса конструкции Lх, Ly, Lz; коэффициент заполнения
объема конструкции k3; время непрерывной работы конструкции τ.
Перечисленные
исходные
данные,
за
исключением
коэффициента заполнения конструкции, обычно указываются в
техническом задании на разработку и известны. Коэффициент
заполнения может быть выбран на основе опыта конструирования
подобных РЭС.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
37
Поскольку графики справедливы лишь для стационарного
режима, то необходимо знание времени непрерывной работы для
определения режима.
Пределы изменения давления окружающей среды задают
условия, при которых тепловой режим является наиболее тяжелым.
Основным
показателем,
определяющим
области
целесообразного применения способа охлаждения, служит плотность
теплового потока
Ps = PKн /Sк
(1.7.1)
где Кн – коэффициент, учитывающий давление окружающей
среды;
Площадь поверхности теплообмена
Sк = 2[Lx L+ (Lx +Ly ) Lz Kз]
Вторым
показателем
является
допустимый
(1.7.2)
перегрев
в
конструкции
∆tдоп = tэ min- tc,
где tэ min –
допустимая
рабочая
(1.7.3)
температура
наименее
теплостойкого радиоэлемента; tс – температура окружающей среды.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
38
Для
естественного
воздушного
соответствует максимальной температуре
охлаждения tc =tc max,
окружающей
т.е.
среды,
заданной в ТЗ. Для принудительного охлаждения tс = tвх, т.е.
соответствует температуре воздуха (жидкости) на входе системы
охлаждения.
Значения Рs и Δt являются координатами точки, попадающей в
одну из областей, каждой из которых соответствует один или
несколько способов охлаждения.
Незаштрихованные области относятся к следующим способам
охлаждения: 1 – естественное воздушное, 3 – принудительное
воздушное, 5 – принудительное жидкостное, 9 – принудительное
испарительное.
Заштрихованные области допускают использование нескольких
способов охлаждения: 2 – естественное и принудительное воздушное,
4 – принудительное воздушное и жидкостное, 6 – принудительное
жидкостное и естественное испарительное, 7 – принудительное
жидкостное, принудительное и естественное испарительное, 8 –
естественное и принудительное испарительное.
Графики, соответствующие ∆t>100°С, используются для выбора
способа
охлаждения
больших
элементов
(трансформаторов,
дросселей, транзисторов на радиаторах и т.п.), поскольку допустимые
температуры их поверхностей относительно высоки. Нижняя часть
диаграммы применяется для выбора способа охлаждения блоков и
устройств РЭС.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
39
Если показатели Рs и ∆t для конкретной РЭС попадают в не
заштрихованные области, то способ охлаждения определяется
однозначно.
Для заштрихованных областей, где возможно использование
двух или трех различных способов охлаждения, задача выбора того
или иного способа усложняется.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
40
1.8
Описание объекта исследований
Изделие работает в условиях:
 температуры окружающего воздуха от минус 50 до плюс
50˚С;
 влажности окружающего воздуха до 98% при температуре
(30±5)˚С;
 морского тумана;
 при скорости наземного ветра до 30 м/с;
 снегопада, обледенения, дождя, инея и росы;
 пыли плотностью не более 1,5 г/м3 воздуха;
 высоты над уровнем моря до 3000 м.
Изделие
удовлетворяет
требованиям
ПАЗ,
ПХЗ,
ПБЗ,
обеспечивает выполнение требований по дегазации, дезинфекции и
дезактивации
с
помощью
штатных
комплектов
дегазации,
дезинфекции и дезактивации, размещенных в машине технического
обслуживания, и сохраняет работоспособность после воздействия
факторов ядерного взрыва.
В изделии обеспечивается работа как от систем автономного
электропитания (ГТА, ГОМ), так и от источников внешнего
электропитания.
Системы
вентиляции,
кондиционирования
и
обогрева
аппаратного отсека должны обеспечивать:
 работу изделия при температуре окружающей среды до 50
˚С, при этом повышение температуры воздуха на выходе
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
41
из стоек относительно окружающей среды должно быть не
более 15 ˚С, температура на рабочих местах операторов не
более 29 ˚С при температуре окружающей среды не более
35-40 ˚С (при длительной работ) и не более 35 ˚С при
температуре окружающей среды до 50˚С (при пребывании
расчета в аппаратном отсеке не более 4 ч);
 работу изделия при температуре окружающей среды до
минус 50 ˚С, при этом температура воздуха на рабочих
местах операторов должна быть не ниже 7 ˚С;
Примечание.
Время
от
момента
включения
изделия
до
установления предельных температур 35 ˚С, 29 ˚С, 7 ˚С на рабочих
местах расчета определяется по результатам испытаний;
 работу изделия в условиях ПАЗ, ПБЗ, ПХЗ.
Система отопления и вентиляции обеспечивает нормальные
температурные режимы работы аппаратуры РЛС и обслуживающего
персонала.
Включение
вентиляции
производится
автоматически
при
включении аппаратуры РЛС.
В системе вентиляции используются вентиляторы низкого
давления, которые установлены внутри и снаружи аппаратного
кузова под кожухами.
Охлаждение
лампы
генератора
и
аппаратных
шкафов
производится принудительной приточно-вытяжной вентиляцией,
шкафа распределительного 1 – принудительно-вытяжной, а шкафа
распределительного 2 – воздушной естественной вентиляцией.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
42
В РЛС предусмотрена санитарная вентиляция, улучшающая
условия
работы
обслуживающего
персонала.
Включение
и
выключение вентиляции производится с отдельного щита включения.
Отличительной
особенностью
РЛС
является
наличие
принудительного воздушного охлаждения, а также наличие большого
количества источников тепла.
Применяемая
в
изделии
электропечь
должна
нормально
функционировать в режиме обогрев.
При низких температурах в станции аппаратной и станции
питания
для
нагрева
воздуха
используется
отопительно-
установка
должна
вентиляционная установка ОВ-65.
Отопительно-вентиляционная
функционировать в режиме «Отопление» и «Вентиляция», при этом
концентрация окиси углерода (СО) в воздухе аппаратного отсека не
должна превышать 0,03 г/м3.
Кабина РЛС оборудована ФВУ. Она обеспечивает подачу в
кабину очищенного воздуха и позволяет оператору выполнять
боевую задачу в условиях применения противником оружия
массового поражения. Подпор воздуха в аппаратном отсеке при
включении ФВУ должен быть не менее 15 мм водяного столба.
В индикаторном отсеке температура воздуха поддерживается
кондиционером в пределах от 18 до 24 ˚С.
В индикаторном отсеке предусмотрено место для размещения
средств индивидуальной защиты расчета РЛС, а также установлена
аптечка с медицинскими средствами первой помощи.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
43
Системы
кондиционирования,
охлаждения
и
наддува
предназначены для поддержания в ручном или автоматическом
режимах заданной температуры и давления воздуха в кабине,
вентиляции
аппаратного
противоперегрузочного
отсека
(членов
устройства,
экипажа)
обдува
и
работы
водителя,
обдува
остекления фонаря кабины, охлаждения оборудования, наддува
герметичных блоков. Воздух для системы кондиционирования
отбирается от седьмой ступени компрессора каждого двигателя, а
затем последовательно охлаждается в блоке ТХМ.
ТХМ предназначена для охлаждения работающей аппаратуры
изделий в случае закрытия люков вентиляции кузова (люков с
пневмоприводом) по сигналам системы защиты.
При работе ТХМ воздух из аппаратного отделения забирается
турбокомпрессором 3 (Приложение 5) и сжимается. Сжатый воздух
(дополнительно
нагретый
за
счет
сжатия)
проходит
через
теплообменник 14, где охлаждается за счет прокачки через
теплообменник
с
вентилятором
8
наружного
воздуха.
Из
теплообменника воздух по воздуховодам поступает в турбину
турбокомпрессора. Совершая работу на лопастях турбины, воздух
расширяется до атмосферного давления и при этом охлаждается.
Охлажденный воздух вновь поступает в аппаратное отделение и
процесс повторяется, чем обеспечивается поддержание необходимого
температурного режима аппаратуры.
Забор
воздуха,
прокачиваемого
через
теплообменник,
происходит через люк, закрываемый крышкой с электроприводом 3, а
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
44
выброс воздуха через люк, закрываемый крышкой с электроприводом
1.
Электропривод крышки вентилятора ТХМ предназначен для
дистанционного открывания и закрывания люка выброса воздуха из
вентилятора
ТХМ.
Привод
состоит
из
электромеханизма
5,
поступательного перемещения, на штоке которого закреплены муфта
6 с тягой 3. Тяга 3 через проушину шарнирно соединена крышкой 10.
Корпус электромеханизма через кронштейн 4 связан с листом 8.
Крышка 1 устанавливается в левом бункере отсека ТХМ-ГОМ.
Система наддува блоков оборудования предназначена для
создания необходимого для нормальной работы давления воздуха в
блоках радиолокационной станции и в расширительном баке системы
жидкостного охлаждения РЛС. Система жидкостного охлаждения
радиолокационной станции обеспечивает надежную работу бортовой
РЛС в любом режиме ее работы. В системе охлаждения по
замкнутому контуру циркулирует хладагент.
Следует учесть конструктивные особенности каналов системы
охлаждения.
Аппаратура изделия
является сложным радиотехническим
устройством, как по своей электрической схеме, так и по
конструктивному выполнению.
В целях обеспечения ее постоянной работоспособности и
поддержания исправного технического состояния изделия проводится
техническое
обслуживание,
включающее
в
себя
комплекс
мероприятий, обеспечивающих постоянную готовность изделия и
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
45
межремонтные сроки согласно технической документации, а также
своевременное выявление и устранение причин, вызывающих
преждевременный износ и повреждения узлов и деталей.
На рисунке 1.8.1 представлен внешний вид РЛС.
Рисунок 1.8.1 – Внешний вид РЛС
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
46
2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ
ИССЛЕДОВАНИЕ
ТЕПЛОВЫХ
РЕЖИМОВ РЛС
2.1
Исследование и теоретическое обоснование применения в
СЖО воздушно-жидкостных теплообменников для отвода
от охлаждаемых приборов РЛС заданных тепловыделений
К функционированию изделия предъявляются высокие тактикотехнические требования, что связано с необходимостью работы в
различных климатических условиях, а также в условиях ПАЗ, ПХЗ,
ПБЗ.
Выполнение
разработкой
и
тактико-технических
созданием
требований
специальных
систем
связано
с
охлаждения,
обеспечивающих нормальные тепловые режимы работы аппаратуры
и системы жизнеобеспечения операторского отсека.
Автоматическая СЖО предназначается для организованного
сброса неиспользованной энергии от всех охлаждаемых приборов в
атмосферу.
Конструктивно СЖО входит в состав изделия, гидравлическая
схема которого приведена на рисунке 2.1.1. Расположение элементов
показано на рисунке 2.1.2.
Теплоносителем по горячему контуру является антифриз-65
ГОСТ 159-52, по холодному контуру – атмосферный воздух.
Циркуляция теплоносителя в горячем контуре осуществляется
двумя насосами.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
47
Разовая настройка расходов по жидкости в охлаждаемых
приборах осуществляется при помощи расходных шайб.
Контроль за допустимой величиной расхода по жидкости
осуществляется
применением
сигнализаторов
температуры,
сигнализатора
давлением
устанавливаемых
на
и
выходе
охлаждаемых приборов.
В СЖО для сброса тепла от приборов в атмосферу применены
три теплообменника ВЖ7,9-5, один теплообменник ВЖ4,8-5 ОСТ4
Г0.299.205-84 и семь вентиляторов типа 220ВО-12-2А.
Режим работы СЖО при температуре контролируется тремя
сигнализациями, настроенных соответственно на температуру 65 ºС,
75 ºС, 84 ºС.
Фильтр предупреждает от засорения гидравлические каналы
охлаждаемых приборов.
Взаимодействие основной группы элементов СЖО (насос,
теплообменники
с
вентиляторами,
охлаждаемые
приборы)
с
температурой жидкости поясняется на рисунке 2.1.3.
Необходимый
порядок
включения
всех
гидравлических
элементов гарантируется гидравлической схемой, а электрических
элементов СЖО – электрической схемой.
Целью
расчета
является
теоретическое
обоснование
возможности применения в системе СЖО блока Л21-02 воздушножидкостных теплообменников ВЖ7,9 и ВЖ4,8-5 ОСТ4 Г0.299.202
для
отвода
от
охлаждаемых
приборов
изделия
заданных
тепловыделений.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
48
Исходные данные:
1. Данные по теплообменникам (Таблица 2.1.1);
2. Теплофизические свойства теплоносителей (Таблица
2.1.2);
3. Данные по охлаждаемым приборам (Таблица 2.1.3);
3.1 Суммарная мощность тепловыделений, взятая по
коллектору Шк, с учетом мощности насосов
составляет
Q = 55+6 = 61 кВт;
Примечание: данные по тепловыделениям, указанные в таблице,
входят в суммарную мощность 55 кВт на коллекторе выходного
прибора.
3.2 Мощность тепловыделений, приходящаяся на
теплообменник типа ВЖ7,9-5
Q = 16,9 кВт;
3.3 Мощность тепловыделений, приходящаяся на
теплообменник типа ВЖ4,8-5
Q =10,3 кВт.
4. Объемный расход воздуха через один теплообменник
4.1 При работе одного вентилятора
Qv =1600 м3/ч.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
49
4.2 При работе двух вентиляторов
Qv = 3200 м3/ч.
5. Расход жидкости через один теплообменник
Qm = 2300 кг/ч.
6. Температура воздуха на входе в теплообменник
t` = +50 ºС.
7. Температура жидкости на выходе из теплообменника
t`ж =+85 ºС.
В таблице 2.1.1 представлены данные по теплообменникам.
Таблица 2.1.1 – Данные по теплообменникам
Величина
Наименование
Теплообменник
Обозначение
Размерность
ВЖ7,9-5
ВЖ4,8-5
F
м2
7,9
4,8
f
м2
59,25·10-3
59,25·10-3
Теплопередающая
поверхность
Свободное
сечение для
воздуха
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
50
Таблица 2.1.1 – Данные по теплообменникам (продолжение)
Свободное
сечение для
fж
3,572·10-
3,572·10-
3
3
м
2,95·10-3
2,95·10-3
м
2,36·10-3
2,36·10-3
м2
жидкости
Гидравлический
диаметр по
воздуху
Гидравлический
диаметр по
ж
жидкости
Толщина ребра
δ
м
0,15·10-3
0,15·10-3
Высота ребра
l
м
3,42·10-3
3,42·10-3
Ψ
-
0,69
0,69
φ0
-
0,772
0,772
λст
ккал/м·ч·ºС
175
175
Коэффициент
геометрии канала
Коэффициент
поверхностей
Коэффициент
теплопроводности
стенки
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
51
Таблица 2.1.2 – Теплофизические свойства теплоносителей
Величина
Наименование
Теплообменник
Воздух
Антифриз-
tc=+60
65
ºС
tc=+90 ºС
кг/м3
1,065
1,042
cp
ккал/кг·ºС
0,240
0,840
λ
ккал/м·ч·ºС
0,0245
0,312
v
м /с
Pr
-
Обозначение Размерность
Удельный вес
Удельная
теплоемкость
Теплопроводность
Коэффициент
кинематической
2
18,6·106
1,14·10-6
вязкости
Критерий
Прандтля
0,697
11,5
Таблица 2.1.3 – Данные по охлаждаемым приборам
Прибор
Тепло-
Шифр
выделение
Обозначение
Направленный
100 Вт
ответвитель
Расход
жидкости,
л/мин
3
Диаметр
подводящих
Примечание
труб, мм
6
-
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
52
Таблица 2.1.3 – Данные по охлаждаемым приборам (продолжение)
Переключатель
650 Вт
7
8
-
150х2=300 Вт
5х2=10
10
-
Облучатель
150 Вт
3
6
-
Облучатель
150 Вт
3
6
-
19 Вт
40
16
-
Вращающееся
соединение
(2 половинки)
Эквивалент
антенны
Соединены
Секция
400 Вт/м
последова3
6
тельно по
жидкости
Секция
400 Вт/м
-
-
-
Секция
400 Вт/м
-
-
-
Секция
400 Вт/м
-
-
-
Секция
400 Вт/м
-
-
-
Секция
400 Вт/м
-
-
-
Секция
400 Вт/м
-
-
-
Секция
400 Вт/м
-
-
-
55 кВт
70
25
-
Коллектор
выходного
прибора
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
53
Суммарный расход жидкости Qv =148 л/мин.
8. Разность температур воздуха на входе и выходе из
теплообменника
δt =
.
(2.1.1)
8.1 Разность температур воздуха на входе и выходе из
теплообменника типа ВЖ7,9-5 по (2.1.1)
δtж =
= 8 ºС;
8.2 Разность температур воздуха на входе и выходе из
теплообменника типа ВЖ4,8-5 по (2.1.1)
δt =
= 11 ºС.
9. Разность температур жидкости на входе и выходе из
теплообменника
δtж =
;
(2.1.2)
9.1 Разность температур жидкости на входе и выходе
из теплообменника типа ВЖ7,9-5 по (2.1.2)
δtж =
= 8 ºС;
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
54
9.2 Разность температур жидкости на входе и выходе
из теплообменника типа ВЖ4,8-5 по (2.1.2)
δtж =
= 5 ºС.
10. График изменения температур в теплообменниках
СЖО приводится на рисунке 2.1.4,
где δtб – наибольший температурный напор между
теплоносителями;
δtм – наименьший температурный напор между
теплоносителями;
δtmax – максимальный температурный напор между
теплоносителями.
11. Вспомогательная величина P для теплообменника
P=
.
(2.1.3)
11.1 Вспомогательная величина P для теплообменника
типа ВЖ7,9-5 по (2.1.3)
P=
= 0,42;
11.2 Вспомогательная величина P для теплообменника
типа ВЖ4,8-5 по (2.1.3)
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
55
P=
= 0,27.
12. Вспомогательная величина R для теплообменника
R=
.
(2.1.4)
12.1 Для теплообменника типа ВЖ7,9-5 по (2.1.4)
R=
= 0,44;
12.2 Для теплообменника типа ВЖ4,8-5 по (2.1.4)
R=
=0,45.
13. Коэффициент перекрестного тока для теплообменника
ζ = f(P, R);
(2.1.5)
13.1 Для теплообменника типа ВЖ7,9-5 по (2.1.5)
ζ =1;
13.2 Для теплообменника типа ВЖ4,8-5 по (2.1.5)
ζ =1.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
56
14. Логарифмический
температурный
напор
в
теплообменнике
;
(2.1.6)
14.1 Для теплообменника типа ВЖ7,9-5 по (2.1.6)
= 38 ºС;
14.2 Для теплообменника типа ВЖ4,8-5 по (2.1.6)
= 33 ºС.
15. Скорость воздуха через теплообменник
w=
;
(2.1.7)
15.1 Для теплообменника типа ВЖ7,9-5 по (2.1.7)
w=
= 15 м/с;
15.2 Для теплообменника типа ВЖ4,8-5 по (2.1.7)
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
57
= 12,5 м/с.
w=
16. Скорость антифриза-65 через теплообменники
м/с
17. Критерий
Рейнольдса
по
воздушному
контуру
теплообменника.
17.1 Для теплообменника типа ВЖ7,9-5
Re =
= 2,36
;
17.2 Для теплообменника типа ВЖ4,8-5
Re =
18. Критерий
=1,97
Рейнольдса
по
.
жидкостному
контуру
теплообменника
Re =
0,375
.
19. Функция критерия Прандтля для теплообменника
F(Pr) =
.
(2.1.8)
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
58
19.1 По воздушному контуру по (2.1.8)
F(Pr) =
0,77;
19.2 По жидкостному контуру по (2.1.8)
F(Pr) =
5,10;
20. Значение функции Рейнольдса по воздушному контуру
теплообменника
Ф(Re) = St·F(Pr).
(2.1.9)
20.1 Для теплообменника типа ВЖ7,9-5 по (2.1.9)
Ф(Re) = St·0,77= 0,0085;
20.2 Для теплообменника типа ВЖ4,8-5 по (2.1.9)
Ф(Re) = St·0,77= 0,0090.
21. Значение функции Рейнольдса по жидкостному
контуру теплообменника
Ф(Re) = St·F(Pr).
(2.1.10)
21.1 Для теплообменника типа ВЖ7,9-5 по (2.1.10)
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
59
Ф(Re) = St·5,1= 0,0024;
21.2 Для теплообменника типа ВЖ4,8-5 по (2.1.10)
Ф(Re) = St·5,1= 0,0024.
22. Критерий Стантона по воздушному контуру
теплообменника
St =
.
(2.1.11)
22.1 Для теплообменника типа ВЖ7,9-5 по (2.1.11)
St =
= 1,10
;
22.2 Для теплообменника типа типа ВЖ4,8-5 по (2.1.11)
St =
= 1,17
.
23. Критерий Стантона по жидкостному контуру
теплообменников по (2.1.11)
St =
=
= 4,7
.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
60
24. Коэффициент теплоотдачи по воздушному контуру
теплообменника
α = St w ϒ
3600.
(2.1.12)
24.1 Для теплообменника типа ВЖ7,9-5 по (2.1.12)
α =1,10
15 1,065 0,240 3600 = 150 ккал/м2 ч ºС;
24.2 Для теплообменника типа ВЖ4,8-5 по (2.1.12)
α =1,17
12,5 1,065 0,240 3600 = 135 ккал/м2 ч ºС;
25. Коэффициент теплоотдачи по жидкостному контуру
теплообменников по (2.1.12)
αж= St w ϒ
= 4,7
3600 =
0,172 1042 0,84 3600 = 252 ккал/м2 ч ºС;
26. Параметр m для теплообменника
m=
.
(2.1.13)
26.1 Для теплообменника типа ВЖ7,9-5 по (2.1.13)
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
61
m=
= 108,5;
26.2 Для теплообменника типа ВЖ4,8-5 по (2.1.13)
m=
= 101,4.
27. Эффективность оребрения
по воздушной стороне
теплообменников типа ВЖ7,9-5 и ВЖ4,8-5
= 0,97;
28. Коэффициент
для теплообменников
= 1-φ(1-
) = 1-0,772(1-0,97) = 0,97.
29. Коэффициент теплопередачи К для теплообменников
К=
.
(2.1.14)
29.1 Для теплообменника типа ВЖ7,9-5 по (2.1.14)
К=
= 72 ккал/м2 ч ºС;
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
62
29.2 Для теплообменника типа ВЖ4,8-5 по (2.1.14)
К=
= 69 ккал/м2 ч ºС.
30. Теплосъем Q с теплообменника
Q=
.
(2.1.15)
30.1 Для теплообменника типа ВЖ7,9-5 по (2.1.15)
Q=
=21,8 кВт;
30.2 Для теплообменника типа ВЖ4,8-5 по (2.1.15)
Q=
=14,6 кВт.
31. Температура смещения жидкости на общем входе в
теплообменники
t=
= 92,5 ºС.
=
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
63
Выводы
1. Теплообменник типа ВЖ7,9-5 при совместной работе с двумя
вентиляторами 220В0-12-2А обеспечивает теплосъем в
соответствии с заданием (расчетный теплосъем составляет 21
кВт).
2. Теплообменник типа ВЖ4,8-5 при совместной работе с одним
вентилятором типа 220В0-12-2А обеспечивает теплосъем в
соответствии с заданием (расчетный теплосъем составляет 14
кВт).
3. Суммарный расчетный теплосъем всех теплообменников при
работе всех вентиляторов составляет
Q = 77 кВт.
Суммарное тепловыделение приборов, с учетом тепловыделения
насосов составляет 60 кВт. Учитывая, что в дальнейшем может быть
увеличено тепловыделение приборов, а также погрешность расчета
, то для обеспечения заданного теплосъема выбранную
(
систему охлаждения считаем наиболее целесообразной. Расчетный
теплосъем будет уточняться после проведения эксперимента на
изделии.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
64
2.2
Исследование и определение температуры воздуха в
операторском отсеке в условиях теплового баланса при
работе систем и агрегатов охлаждения для режима работы
РЛС
Данные по выделяемой тепловой мощности аппаратуры,
размещенной в операторском отсеке, а также по геометрическим
размерам и материалам конструкции представлены в Приложении 1.
Выбор расчетного режима работы изделия проводится на
основании теплового расчета.
Тепловой расчет изделия проводился при режимах работы:
а) «Активный режим» – работа изделия в условиях ПАЗ, ПХЗ и
ПБЗ защите и при отсутствии этих условий:
 При ветре со скоростью 30 м/с;
 При безветрии.
б) Режим «Марш» – марш изделия в условиях ПАЗ, ПХЗ, ПБЗ и
при отсутствии этих условий:
 При ветре со скоростью 30 м/с;
 При безветрии.
Скорость движения изделия на марше – 50 км/ч (13,9 м/с).
Наиболее теплонагруженным режимом работы изделия оказался
активный режим при ветре 30 м/с в условиях ПАЗ, ПХЗ, ПБЗ.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
65
Максимально возможная температура наружного воздуха (tс) в
условиях работы изделия 50 ˚С, относительная влажность наружного
воздуха (φ) 25%, влагосодержание (d) до 20 г/кг.
Продолжительность воздействия максимальной температуры
при таких условиях в течение суток согласно данным ГОСТ 16350-80
– не более 2 ч.
Средняя
температура
воздуха
в
стойках
с
работающей
аппаратурой принимается при работе изделия в условиях ПАЗ, ПХЗ,
ПБЗ и при включенной ТХМ 35,5 ˚С.
Температура воздуха по ВМТТ внутри операторского отсека при
длительном пребывании экипажа допускается до 29 ˚С, а также по
ВМТТ допускается температура воздуха в операторском отсеке 35 ˚С
в течение не более 4 ч.
Наружный воздух в условиях ПАЗ, ПХЗ, ПБЗ подается через
ФВУ в количестве 200 м3/ч.
Экипаж изделия – 3 человека.
Номинальная холодопроизводительность кондиционера – 6000
ккал/ч (ориентировочный расход воздуха при этом 900 м3/ч).
В условиях ПАЗ, ПХЗ, ПБЗ включается ТХМ, охлаждаемая
воздух до 24-29 ˚С.
Целью расчета является определение температуры воздуха в
операторском отсеке в условиях теплового баланса при работе систем
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
66
и агрегатов охлаждения для режима работы изделия в условиях ПАЗ,
ПХЗ, ПБЗ.
Суммарные
теплопритоки
в
операторский
отсек
при
установившемся режиме работы составляют:
(2.2.1)
где
– тепло, передаваемое через стенки кабины водителя и
операторского отсека от наружного воздуха;
–
теплопритоки
от
солнечной
радиации;
– тепло, передаваемое от нагретых стенок лицевых панелей,
аппаратуры в операторский отсек;
– тепло, выделяемое неохлаждаемой аппаратурой;
– теплопритоки от членов экипажа;
–
тепло,
поступающее
с
наружным
воздухом,
обеспечивающим жизнедеятельность экипажа.
При расчетах использовались формулы, приведенные в [].
2.2.1 Расчет теплопередачи через стенки изделия от наружного
воздуха
Расчет проводится по формулам для стационарного режима.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
67
Теплопритоки через многослойную стенку рассчитываются по
уравнению теплопередачи
,
(2.2.1.1)
где R – тепловое сопротивление многослойной стенки, которое
рассчитывается по формуле
R=
где
,
,
(2.2.1.2)
– коэффициенты теплопередачи от наружного
воздуха и наружной стенки изделия и от внутренней стенки изделия к
воздуху операторского отсека;
F – поверхность теплопередачи;
– толщина материала стенок изделия;
– коэффициент теплопроводности материала стенок изделия.
Расчет
производится по формуле:
=
.
(2.2.1.3)
Конвективный коэффициент теплоотдачи определяется по
формуле
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
68
= Nu ;
Nu = 0,032
(2.2.1.4)
,
(2.2.1.5)
l – определяющий размер, длина изделия по направлению потока
воздуха.
Re =
,
(2.2.1.6)
w – скорость набегающего потока воздуха;
v – кинематическая вязкость воздуха при температуре наружного
воздуха +50 ˚С.
Наружный лучистый коэффициент теплоотдачи принимается
равным 4 ккал/м2·ч· ˚С согласно работе [16]. Определение
внутреннего коэффициента теплоотдачи
производится методом
последовательных приближений. Необходимо задаться значением
и определить в первом приближении R и затем
.
Далее делается поверочный расчет, для чего определяется
температура внутренней стенки изделия из уравнения теплоотдачи:
tст =
.
(2.2.1.7)
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
69
Для полученного значения температуры стенки уточняется
расчетный коэффициент теплоотдачи по формуле
.
(2.2.1.8)
Конвективный внутренний коэффициент теплоотдачи (
)
рассчитывается так же, как наружный коэффициент, при этом
учитывается скорость движения воздуха в операторском отсеке.
Лучистый внутренний коэффициент теплоотдачи рассчитывается
по формуле:
.
При правильно выбранном значении
(2.2.1.9)
должно быть
равенство значений
=
При этом значении
.
(2.2.1.10)
производится окончательный расчет
величины теплопритоков через стенки изделия от наружного воздуха
по формулам (для R и
).
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
70
2.2.2 Расчет теплопритоков
нагретых стенок лицевых панелей
стоек с аппаратурой
Рассматривается случай теплопередачи через металлическую
стенку при вынужденном движении воздуха внутри аппаратуры
=
·F
.
(2.2.2.1)
Методика расчета в этом случае такая же, как и для определения
, только при этом расчете
в режиме «Активная работа» –
коэффициент теплоотдачи воздуха, циркулирующего в стойке, к
внутренней стенке лицевой панели
=
В
режиме
«Активная
работа»
.
учитывается
(2.2.2.2)
термическое
сопротивление только стенки лицевой панели.
2.2.3 Расчет теплопритоков от солнечного излучения
Расчет теплопритоков от солнечного излучения проводится с
учетом географического месторасположения изделия и максимальной
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
71
величины солнечной радиации в районе 40 ˚ северной широты, без
учета нестационарности процесса прогрева изделия от солнечной
радиации.
При этом ориентация изделия по отношению к странам света
выбрана из условия получения максимальных теплопритоков. Расчет
теплопритоков
поверхности
от
и
солнечного
стенки
излучения
изделия
через
производится
по
остекленные
методикам,
изложенным в работах [14, 16, 17, 18].
Расчет теплопритоков, поступающих в операторский отсек с
наружным воздухом, определяется по формуле:
=
,
(2.2.3.1)
– количество поступающего наружного воздуха,
– разность теплосодержания наружного воздуха
и воздуха в операторском отсеке, определяемая i-d диаграмме для
внешнего воздуха.
2.2.4 Расчет теплопритоков от членов экипажа
Величины теплопритоков
от членов
экипажа
приняты в
зависимости от температуры окружающей среды и рода деятельности
людей по данным работы [19] с учетом режима работы изделия.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
72
2.3
Расчет по определению теплопритоков в операторский
отсек при работе изделия в «Активом режиме» в условиях
ПАЗ, ПБЗ, ПХЗ
Для определения
:
Скорость набегающего потока w = 30 м/с.
Длина изделия l = 5,6 м.
Конструкция стенок бортов и крыши
РИСУНОК
Теплопередающая поверхность
12,2 м2.
Данные по теплопроводности и кинематической вязкости
88 ккал/м·ч·˚С;
43 ккал/м·ч·˚С.
0,022 ккал/м·ч·˚С при t = +30 ˚С.
0,0234 ккал/м·ч·˚С при t = +50 ˚С.
0,032МД
ккал/м·ч·˚С.
ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
Лист
73
0,089 ккал/м·ч·˚С.
0,045 ккал/м·ч·˚С.
0,135-0,138 ккал/м·ч·˚С.
18,6·
·
Определяем
м2/с.
м2/с.
:
При движении воздуха вдоль плоской стенки
Re =
=
Nu = 0,032
=
= 9,04
.
= 5700.
24 ккал/м2·ч·˚С.
=
= 4 ккал/м2·ч·˚С.
24+4 = 28 ккал/м2·ч·˚С.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
74
Задаемся
= 4,5 ккал/м2·ч·˚С.
Определяем термическое сопротивление стенок, бортов и крыши
R=
=
0,0621 ч·˚С/ккал.
=
= 338 ккал/ч.
=
), ккал/ч.
= 4,5·12,2·(
Δt =
+
По
определяем
6,15 ˚С.
=
= 29+6,15 = 35,15 ˚С.
,
=
где
+
,
– конвективный коэффициент теплоотдачи от стенки к
воздуху, циркулирующему внутри операторского отсека со скоростью
= 0,3 м/с.
=
м/с,
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
75
где
= 900 + 32,5 ≈ 993 м3/ч.
=
0,085·1,4 = 1,19 м2.
Re =
=
,
, т.е. движение турбулентное,
Nu = 0,032·
= 243.
1,22 ккал/м2·ч·˚С.
=
35,15 ˚С.
Внутренняя
поверхность
изделия
обита
пленкой
поверх
пенополиуретана (беловатый цвет).
Принимаем
5,62 ккал/м2·ч·˚С.
,
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
76
0,8·5,62·1 =4,5 ккал/м2·ч·˚С.
1,22+4,5 = 5,72 ккал/м2·ч·˚С.
(задавались
= 4,5).
.
Следовательно,
делаем
еще
одно
приближение.
Задаемся
5,7 ккал/м2·ч·˚С. Определим термическое сопротивление
стенок при
= 5,7 ккал/м2·ч·˚С,
0,0528 ч·˚С/ккал.
R=
=
398 ккал/ч,
5,7·12,2·Δt, ккал/ч,
Δt = 5,7 ˚С.
= 29+5,7 = 34,7 ˚С.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
77
Определяем
по
.
, f = 5,6 ккал/м2·ч·˚С,
4,48 ккал/м2·ч·˚С.
1,22+4,48 = 5,7 ккал/м2·ч·˚С.
.
Следовательно,
= 398 ккал/ч – суммарные теплопритоки,
поступающие через крышу водителя и операторского отсека, а также
через борта кабины водителя.
Определение
Исходные данные:
Поверхность лицевых панелей
Толщина лицевых панелей
= 8,62 м2.
3 мм.
Высота стоек l = 1,4 м.
Температура в операторском отсеке
= +29 ˚С.
Средняя температура воздуха внутри стоек
Задаемся
= +35,5 ˚С.
= 7 ккал/м2·ч·˚С.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
78
Коэффициент теплоотдачи от стенки лицевой панели к воздуху
операторского отсека.
Расчет ведем по методике, приведенной выше.
Определяем
– коэффициент теплоотдачи от воздуха,
циркулирующего внутри стоек, к стенке лицевой панели.
Скорость воздуха в стойках принимается
= 1,2 м/с.
По критерию Рейнольдса определяем режим движения воздуха в
стойках
Re =
Re
=
= 9,05·
.
, следовательно, движение воздуха турбулентное.
Критерий Нуссельта Nu = 0,032·
=
= 427,
0,0384 ч·˚С/ккал.
=
=
= 170 ккал/ч.
Из уравнения теплоотдачи определяется
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
79
=
,
170 = 7·8,62
,
˚С.
Исходя из
˚С и
=
(муар серый),
= 29 ˚С, определяем
. При этом
6,32 ккал/м2·ч·˚С.
,
0,9·6,32 = 5,7 ккал/м2·ч·˚С.
1,22+5,7 = 6,92 ккал/м2·ч·˚С.
Величина
очень близка к величине
.
Следовательно,
= 6,92·8,62·(31,7-29) ≈ 170 ккал/ч.
Определяем
Принимаем теплопоступления от солнечной радиации через
переднюю стенку кабины водителя, как наиболее остекленную и
имеющую
максимальную
контактирующую
с
поверхность,
операторским
отсеком,
непосредственно
и
неостекленную
теплопередающую поверхность.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
80
Исходные данные:
Условия окружающей среды
˚С,
25%.
Географическая широта местности 40 ˚.
Окраска изделия зеленая.
3,6 м2.
0,89 м2.
3,36 м2.
(при активной работе крыша кабины водителя полностью открыта
для солнечных лучей).
= 4,12 м2.
(крыша операторского отсека открыта не полностью).
Конструкция крыши и передней стенки
РИСУНОК
3 мм,
λ = 0,0234 ккал/ м2·ч·˚С,
15 мм,
λ = 0,032 ккал/м2·ч·˚С.
28 ккал/м2·ч·˚С,
= 5,7 ккал/м2·ч·˚С,
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
81
+29 ˚С,
80%.
Расчет проводим по формулам, приведенных в работах [14, 16,
17, 18].
Суммарная теплопередающая поверхность
20,41 м2.
Определяем
теплопритоки
от
солнечной
радиации
через
застекленную поверхность
k·F·f
,
где k – коэффициент теплопередачи ограждений обитаемого
объема для стационарного потока тепла;
F – суммарная теплопередающая поверхность;
f – коэффициент освещенности ограждений объекта прямыми
солнечными лучами [12];
– коэффициент поглощения лучистой энергии наружной
поверхностью ограждения [12];
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
82
J – максимальная интенсивность прямой солнечной радиации [12].
K=
= 1,49 ккал/м2·ч·˚С,
=
= 203 ккал/ч.
Определяем теплопритоки через стекла передней стенки
=
где
,
– коэффициент прозрачности стекла;
– коэффициент, учитывающий загрязнение поверхности стекла;
– коэффициент затенения переплетом;
– коэффициент затенения затеняющими устройствами.
Численные значения коэффициентов приводятся в работе [14].
0,81·0,555·1·0,95·0,89·850 = 0,374·850 = 318 ккал/ч.
Определяем суммарные теплопритоки т солнечной радиации через
ограждение и остекление
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
83
=521 ккал/ч.
Определяем
Исходные данные:
˚С,
25%, i = 24,8 ккал/кг;
˚С,
80%, i = 19,4 ккал/кг;
200 м3/ч – расход воздуха от ФВУ;
1,09 кг/м3 при
˚С.
200·1,09·(24,8-19,4) = 1180 ккал/ч.
Определение
.
=
где
3·150 = 450 ккал/ч.
– количество членов экипажа;
– тепловыделение от одного члена экипажа.
Определяем
состоит из тепловыделений элементов:
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
84
Блока 1 (13 ккал/ч), Блока 2 (25,5 ккал/ч), Блока 3 (13 ккал/ч),
Блока 4 (17 ккал/ч), радиостанции (386 ккал/ч), приборов освещения (69
ккал/ч).
1474 ккал/ч.
Расчет текущей холодопроизводительности кондиционера при
= 6000 ккал/ч.
, ккал/ч.
где А, Б – опытные коэффициенты, учитывающие изменение
производительности кондиционера при отклонении соответственно
внутренних и наружных температур.
Для типовых кондиционеров с достаточной для технических
расчетов точностью можно принять
А = 53 ккал/ч· ˚С, Б = 37,5 ккал/ч· ˚С.
,
– текущие значения температур внутреннего и
наружного воздуха, ˚С.
= 600 + 53·29 + 37,5·50 = 5660 ккал/ч.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
85
Текущая холодопроизводительность кондиционера (5660 ккал/ч)
больше, чем суммарные теплопритоки в операторский отсек и кабину
водителя (4596 ккал/ч).
Выводы. В результате расчетов теплопритоков в операторский
отсек и кабину водителя и расчета текущей холодопроизводительности
кондиционера видно, что медико-санитарные требования (ВМТТ)
выполняются, что обеспечивает нормальную работу экипажа изделия.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
86
РАСЧЕТ
ТЕПЛОВЫХ
РЕЖИМОВ
АППАРАТУРЫ,
РАБОТАЮЩЕЙ В АКТИВНОМ РЕЖИМЕ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ
ОКРУЖАЮЩЕГО ВОЗДУХА
= 50 ˚C (ПРИ ОТСУТСТВИИ
УСЛОВИЙ ПАЗ, ПХЗ, ПБЗ)
Схематичное размещение стоек и вентиляторов показано на
рисунке …
Исходные данные для расчета определены в Приложении 2.
Наиболее критичным является тепловой режим аппаратуры при
максимальной наружной температуре среды
= 50 ˚C.
При этом температура воздуха в аппаратных стойках не должна
превышать
= 65 ˚C.
Целью расчета является определение температуры воздуха в
стойках при выбранной системе вентиляции.
Конструктивно принята схема приточно-вытяжной разомкнутой
системы вентиляции с вертикальной продувкой стоек (Приложение
3).
Для нагнетания воздуха под стойки, по левому борту изделия
установлены
три
вентилятора
220
ВО-12-2А,
входящих
в
вентиляционные устройства ВУ-1, а по правому борту – два
вентилятора того же типа. Подача наружного воздуха происходит
через фильтры в распределительные воздуховоды, расположенные по
каждому борту изделия под стойками.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
87
Затем воздух протягивается через стойки вытяжными осевыми
вентиляторами, входящими в вентиляционные устройства ВУ-3, и
выбрасывается наружу через выбросные люки. Количество вытяжных
вентиляторов выбрано из условия подачи потребного расхода
воздуха, а также из конструктивных соображений с целью
обеспечения равномерного распределения воздуха.
Для урегулирования подачи потребного расхода воздуха через
каждую
стойку
позволяющие
в
ее
конструкции
изменять
предусмотрены
гидравлическую
сеть
заслонки,
стойки,
а,
следовательно, и точку работы вентилятора.
Предварительно потребный расход воздуха на борт (
) и через
каждую стойку определяется из уравнения теплового баланса, исходя
из заданной выделяемой мощности и допустимого температурного
перепада воздуха
:
=
где
, ˚C,
– коэффициент запаса, учитывающий неравномерное
распределение воздуха в стойках.
После выбора
через стойку, потери давления в ней,
соответствующие выбранному расходу, определяются по формуле
, кг/м2,
=
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
88
которая получена в результате обработки экспериментальных
данных блоков.
– коэффициент заполнения блока, принимается равным 0,4,
l – длина блока, м,
– скорость воздуха перед блоком, м/с.
Затем строится гидравлическая сеть каждой стойки (Приложение
3).
После
определения
на
борт
проводится
поверочный
аэродинамический расчет воздушной сети наиболее нагруженного
воздушного тракта. В нашем случае – это левый борт изделия.
Расчет проводится по формулам, изложенным в работе [3], с
учетом
конструкции
воздушного
тракта,
представленного
в
Приложении 4. Методика и пример аэродинамического расчета
приводится в разделе 3.
В результате аэродинамического расчета определяются потери
давления в тракте с учетом потерь давления в стойках, и строится его
гидравлическая характеристика, представленная в Приложении 3.
Затем
накладывается
суммарная
аэродинамическая
характеристика нагнетающих вентиляторов на гидравлическую
характеристику воздушного тракта и определяется точка работы
вентиляторов
.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
89
В нашем случае
(см. Приложение 3), так как
= 5225 м3/ч,
=4900 м3/ч.
Данные по потребному расходу воздуха на борта и стойки,
энергетический и массовый балансы системы вентиляции, расчетные
температуры воздуха в стойках приведены в табл.7.1.
Выводы. Согласно результатам расчета температура воздуха в
стойках изделия с работающей аппаратурой
превышает допустимого значения
= 60 ˚C, что не
= 65 ˚C. Следовательно, система
вентиляции аппаратуры операторского отсека выбрана правильно.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
90
РАСЧЕТ
ТЕПЛОВЫХ
РАБОТАЮЩЕЙ
В
РЕЖИМОВ
АКТИВНОМ
АППАРАТУРЫ,
РЕЖИМЕ
ТЕМПЕРАТУРЕ ОКРУЖАЮЩЕГО ВОЗДУХА
ПРИ
= 50 ˚C (В
УСЛОВИЯХ ПАЗ, ПХЗ, ПБЗ)
Исходные данные:
= 15100 ккал/ч – тепловая мощность, выделяемая
аппаратурой,
= 3078 ккал/ч – тепловая мощность, выделяемая
вытяжными вентиляторами,
= 20000 ккал/ч – номинальная холодопроизводительность
ТХМ,
= 1,3 кг/с – массовый расход ТХМ,
= 45 ˚C – температура воздуха на входе в ТХМ (т.е. на выходе
из стоек с аппаратурой),
= 24 –29 ˚C – температура воздуха на выходе из ТХМ (т.е. на
входе в стойки с аппаратурой),
= 3,12 м2,
= 5,66 м2 – поверхность бортов, крыши,
через которую происходит передача тепла от наружного воздуха.
= 1,755 м2 – поверхность крыши, открытая солнцу.
Целью расчета является определение тепловой нагрузки на
ТХМ.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
91
В активном режиме в условиях ПАЗ, ПХЗ, ПБЗ принята
замкнутая система охлаждения турбохолодильной установкой ТХМ225.
С целью обеспечения равномерного распределения воздуха
предусмотрено включение вытяжных вентиляторов.
Направление воздушных потоков от ТХМ показано на рис.7.1.
Конструкция, толщина стенок, передающих тепло, взяты из чертежа
БА1.640.012.
Расчет проводится по методике, изложенной в разделе 6.
Рассматривается пример расчета теплопритоков, поступающих в
отсек с аппаратурой при работе изделия в активном режиме (скорость
ветра w = 30 м/с).
Суммарные
теплопритоки
в
отсеках
с
аппаратурой
в
установившемся режиме (т.е. нагрузка на ТХМ) определяются по
формуле
,
где
– теплопритоки через стенку наружного воздуха,
– теплопритоки от солнечной радиации,
– теплопритоки от аппаратуры,
– теплопритоки от вентиляторов.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
92
Здесь
=
+
.
Определение теплопритоков через крышку
ккал/ч.
=
Здесь неизвестно сопротивление сложной стенки крыши R,
определяемое по формуле
R=
=
=
= 0,09815 ч·˚С/ккал,
– 28 ккал/м2 ·ч·˚С, который определен в разделе 6.
,
=
, ккал/м2 ·ч·˚С;
Re =
;
Nu = 0,032
.
Длина стоек вдоль аппаратного отсека l = 3,44 м,
= 1,3 кг/с = 4360 м3/ч при 45 ˚С – расход воздуха на 2 борта,
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
93
=
= 6,9 м/с – скорость воздуха в вытяжном канале.
После подстановки в формулы
= 14,6 ккал/м2 ·ч·˚С,
=
[2],
= 5,15 ккал/м2 ·ч·˚С,
14,6 + 5,15 = 20 ккал/м2 ·ч·˚С,
=
51 ккал/ч.
Аналогичным путем определяются теплопритоки от наружного
воздуха через боковые поверхности отсека с аппаратурой, которые
составят
= 75 ккал/ч.
Следовательно, от солнечного излучения подсчитываются по
изложенной в разделе 6 методике
ккал/ч.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
94
Суммарные теплопритоки, поступающие в отсек с аппаратурой,
составят
ккал/ч.
Выводы. Согласно результатам расчета можно сделать вывод, что
нагрузка на ТХМ в изделии, составляющая 18324 ккал/ч, не превышает
номинальную холодопроизводительность ТХМ, равную 20000 ккал/ч.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
95
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
4
4.1 Организация климатических испытаний
Цель климатических испытаний – проверка работоспособности
изделия
в
условиях
воздействия
климатических
факторов.
К
климатическим факторам относятся следующие параметры:
К

температура,

влажность;

атмосферное давление.
климатическим
теплоустойчивость,
испытаниям
относят
влагоустойчивость
и
испытания
на
холодоустойчивость.
Наиболее обширной и разнообразной областью испытаний являются
так называемые специальные испытания. К этой группе относят
испытания на воздействие повышенного атмосферного давления, на
высотность,
на
воздействие
грибоустойчивость,
на
соляного
воздействие
(морского)
пыли,
на
тумана,
устойчивость
на
к
воздействию инея и росы. Однако такая классификация условна, так
как некоторые испытания, отнесенные к специальным, могут быть
включены в климатические.
Нормы испытательных режимов (температура, относительная
влажность, давление и т. п.) и продолжительность их воздействия
определяются НД.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
96
Для изделий может быть указано несколько значений (степеней
жесткости) одного и того же воздействующего климатического
фактора.
Большое значение для получения правильных данных имеет
последовательность различных видов испытаний. Климатические
испытания проводят, как правило, после механических испытаний. Это
объясняется тем, что после механических испытаний может произойти
увеличение числа капилляров в изоляции, появление трещин и зазоров.
Воздействие же климатических факторов усугубляет эти явления.
Разрушающее действие различных климатических факторов
зависит от последовательности их воздействия. Наиболее тяжелая
последовательность – это испытание на теплоустойчивость (Т), на
влагоустойчивость (В), а затем на холодоустойчивость (X), которая
сокращенно обозначается Т–В–X. Возможны и другие последовательности:
Т–Х–В,
В–Т–Х,
В–Х–Т,
Х–В–Т
и
Х–Т–В.
Последовательность проведения испытаний указывается в НД.
Методы климатических испытаний регламентируются стандартом,
полный ассортимент которого содержит методы, начиная от 201 до 220
включительно (ГОСТ 16962-71). Каждый метод может иметь модификации.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
97
4.2 Описание экспериментальной установки
Для испытаний на теплоустойчивость применяют специальную
камеру тепла или комбинированную камеру – термовлагокамеру.
Конструктивно
термовлагокамера
выполнена
в
виде
прямоугольного шкафа. Для подводки электрических проводов на
левой стенке расположено 36 электродов. Получение необходимой
температуры в камере достигается с помощью безынерционного
электронагревателя 3, а калорифер 2 служит для снижения температуры
окружающей среды на 10-20 °С (за счет пропускания охлаждающей
воды или сжиженного газа). Максимальная температура нагрева
камеры 100 °С. Скорость повышения температуры 1-2 °С/мин. Неравномерность нагрева не более ±2°С. Равномерное распределение тепла
по всему объему камеры достигается циркуляцией и перемешиванием с
помощью осевого вентилятора 9. Увлажнение воздуха в камере
достигается испарителем влаги 4 с нагревателем 5, расположенным вне
камеры. Определенный режим влажности достигается принудительной
циркуляцией воздуха вентилятором 6 через испаритель 4.
Относительная влажность может достигать 98% при температуре
воздуха от 15 до 60 °С. Скорость повышения относительной влажности
0,25
%/мин.
регулирование
Возможная
и
неравномерность
автоматическое
±2
поддержание
%.
Контроль,
температуры
и
влажности обеспечивается «сухим» 7 и «влажным» 8 контактными
термометрами.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
98
На
рисунке
3.2.1
представлена
схема
устройства
термовлагокамеры ТВК-1.
Рисунок 3.2.1 – Схема устройства термовлагокамеры ТВК-1
В камере, для испытаний изделий, должен воспроизводиться
температурный режим с точностью не ниже ±3 °С для диапазона
температур от минус 85 до 100 °С, ±5 °С для диапазона температур от
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
99
100 до 200 °С и ±10 °С для температур свыше 200 °С. Для
регулирования температуры внутри камеры используют различные
устройства
автоматического
регулирования
температуры.
Эти
устройства состоят из трех основных частей: чувствительный элемент с
необходимыми преобразователями, регулятор и устройство записи или
индикации. Каждая из этих частей выполняет свою функцию,
подчиненную общей задаче контроля и регулирования.
Чувствительный элемент воспринимает величину переменного
параметра, которую он контролирует.
В качестве чувствительных элементов при контроле температуры
используют
термопары,
термисторы,
терморезисторы,
ртутно-
контактные термометры, биметаллические реле. Преобразователи
служат для усиления или преобразования сигнала, вырабатываемого
чувствительным элементом, в вид, удобный для дальнейшего использования. В функцию регулятора входит поддержание заданных условий
испытания на основе анализа сигналов, получаемых от чувствительного
элемента.
В
регуляторах
программирующие
могут
устройства,
использоваться
позволяющие
автоматические
создавать
сложные
режимы испытания. Устройства записи обеспечивают автоматическую
регистрацию воздействующих параметров и их изменение во времени.
Для
визуальной
индикации
воздействующих
параметров
и
правильности функционирования испытательной установки служат
различные устройства индикации.
Системы для измерения температуры с использованием в качестве
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
100
чувствительных
элементов
термопар
и
терморезисторов
обеспечивают измерение с точностью 0,25 % от измеряемой
величины, а применение термометров (ртутных, газонаполненных,
наполненных легкокипящей жидкостью) – с точностью не менее 1 %.
Следовательно, по этому показателю термопары и термисторы имеют
явное преимущество.
Другой характеристикой чувствительного элемента, которую
необходимо учитывать, является его тепловая инерция. Термометры с
наполнением имеют большую тепловую инерцию, чем термопары,
состоящие из двух тонких проводов, или термисторы, состоящие из
небольшой
катушки
с
прецизионным
легким
калиброванным
проводом.
Регулятор предназначен для приема сигнала от преобразователя
или непосредственно от чувствительного элемента и преобразования
его в полезный выходной сигнал, который может быть использован
для регулирования температуры. Простейшим является автоматический
релейный
регулятор
с
попеременным
включением
и
выключением нагревательного элемента. В общем случае это
достигается с помощью ртутного выключателя, микропереключателя
или реле. Более сложными являются пропорциональные регуляторы,
обладающие способностью вырабатывать выходной сигнал, величина
которого является функцией интенсивности сигнала, поступающего
на вход регулятора. Примером системы такого типа, получившей
широкое распространение, является время-импульсный регулятор.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
101
Диапазон пропорционального регулирования равен 20 °С (по 10
°С влево и вправо от заданного значения), что соответствует
нескольким процентам полной шкалы прибора. В начале диапазона
регулирования
нагреватель
включен
в
течение
всего
десятисекундного периода времени, являющегося длительностью
импульсного цикла. При приближении к заданному (номинальному)
значению температуры продолжительность включенного состояния
нагревателя
уменьшается,
а
время
выключенного
состояния
увеличивается. При этом общая продолжительность цикла все время
составляет 10 с. При достижении заданного значения температуры
время включенного и выключенного состояний нагревателя одинаково и составляет 5 с.
При
переходе
за
заданное
значение
температуры
продолжительность включенного состояния становится меньше 5 с и
уменьшается до тех пор, пока не станет равным 0 в конце диапазона
регулирования.
Из многочисленных типов приборов для измерения температуры
наиболее часто применяют термопары. Это объясняется их простотой,
прочностью и приемлемой точностью.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
102
4.3 Проведение эксперимента
Испытание на теплоустойчивость при эксплуатации проводят с
целью проверки параметров и проверки сохранения внешнего вида
изделий в условиях и после воздействия максимально допустимой
температуры. Испытания изделий проводят без электрической
нагрузки, а греющихся изделий – под электрической нагрузкой.
Перед испытаниями производят визуальный контроль и проверку
механических свойств изделий (механический контроль), а также
измерение
их
электрических
параметров.
Затем
проверяют
контрольно-измерительную аппаратуру и надежность поддержания в
камере заданного значения температуры с требуемой точностью.
Изделие помещают в камеру тепла. Затем устанавливают в ней
нужную температуру, при которой выдерживают изделия в течение
времени, достаточного для достижения теплового равновесия.
Измерение контролируемых параметров производят после того,
как испытуемые изделия будут иметь заданную температуру. По
истечении времени испытаний изделие извлекают из камеры. Далее
следует период восстановления, когда изделие выдерживается в нормальных
атмосферных
условиях.
Период
восстановления
определяется временем, необходимым для приобретения изделием
нормальной температуры. Он может быть от 1 до 6 ч. В заключение
проверяют внешний вид, механические свойства изделия и измеряют
электрические параметры. При проверке внешнего вида обращают
внимание на изменение цвета и целостность защитного покрытия,
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
103
состояние сопрягаемых деталей.
Испытания на холодоустойчивость при эксплуатации проводят
для проверки параметров изделия в условиях воздействия и после
воздействия минимально допустимой температуры окружающей среды.
Последовательность выполнения операций в методике проведения
испытаний на холодоустойчивость аналогична последовательности
испытаний на теплоустойчивость.
При всех рассмотренных испытаниях отсчет выдержки в камерах
производят
с
момента
установления
температурного
режима.
Обеспечение одинакового воздействия температуры на несколько
расположенных в камере изделий достигается правильным их
расположением. В методике НД указывают допустимые расстояния
между изделиями и между изделиями и стенками камеры. Располагать
изделия на расстоянии менее 5 см от стенок камеры нельзя.
Испытание на соответствие требованиям при климатических
воздействиях проводят в следующей последовательности:
1) Помещают изделие в камеру тепла.
2) Устанавливают 2 термопары, оттарированные с погрешностью
±1 °С на расстоянии 0,5 м от сидений: в аппаратном отсеке на
рабочих местах оператора и командира.
3) Подключают термопары к автоматическим потенциометрам
типа КСП2-025. Потенциометры должны находиться вне
камеры.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
104
4) Ручку переключения режимов ЗИМА-ЛЕТО устанавливают в
положение
«ЛЕТО».
Люки
забора
и
выброса
воздуха
открывают.
5) Двери в изделии закрывают.
6) Температуру в камере повышают до 50±2 °С со скоростью 0,2
°С в минуту.
7) Подают напряжение электропитания.
8) Производят
установку
ремонтных
тумблеров.
Нажимают
кнопку «АППАРАТУРА ВКЛ.».
9) Включают
кондиционер:
включают
БОВ
в
режиме
кондиционирования, открывают заслонки на воздуховодах над
рабочими местами.
10) Включают приборы КСП2-025.
11) Включают изделие и при этой температуре выдерживают его
в течение 4 часов, после чего определяют перепад температур
воздуха на выходе.
12) На автоматическом потенциометре КСП2-0,25 проверяют
температуру в аппаратном отсеке на рабочих местах.
Температура в аппаратном отсеке должна быть не более 35 °С. В
изделии
обеспечивается
работа
как
от
систем
автономного
электропитания (ГТА, ГОМ), так и от ИВП.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
105
4.4 Анализ результатов проведенных исследований
Расчет теплового притока при работе аппаратуры в режиме
"ЛЕТО". Приточные вентиляторы выключены. Работает кондиционер в
режиме вентиляции.
Определим среднее арифметическое значение температуры и
относительной влажности по состоянию на 11 ч 16 мин: Тср = 28, φ =
31,6 %. По ί-d диаграмме определим энтальпию на 1 кг сухого воздуха ί
= 11,3 ккал и влагосодержание d = 7,5 г.
Определим среднее арифметическое значение температуры и
относительной влажности в АО по состоянию на 11 ч 43 мин: Тср = 31,9,
φ = 24%. По ί-d диаграмме определим энтальпию на 1 кг сухого воздуха
ί =12,3 ккал и влагосодержание d = 7,5 г. Энтальпия на 1 кг сухого
воздуха уменьшилась на величину Δί = 1 ккал. Влагосодержание на 1 кг
сухого воздуха не изменилось.
Определим тепловой приток, нагревший воздух
1·15·(1,147+1,13)/2=17,1 ккал,
где (1,147+1,13)/2 – средняя плотность влажного воздуха при
данных условиях.
Время за которое воздух нагрелся составляет
27·60 = 1620 с = 45 мин = 0,45 ч.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
106
Определим тепловой приток нагревший воздух
17,1·4,19/1620 = 0,044 кВт.
В 11 ч 43 мин включена приточная вентиляция, аппаратура
работала до 12 ч 09 мин.
Определим среднее арифметическое значение температуры и
относительной влажности по состоянию на 12 ч 09 мин: Тср = 35,4, φ =
18,3 %.
По ί-d диаграмме определим энтальпию на 1 кг сухого воздуха ί =
12,8 ккал и влагосодержание d = 6,8 г.
Время за которое воздух нагрелся составляет
26·60 = 1560 с = 43 мин = 0,43 ч.
Определим тепловой приток нагревший воздух
0,5·15·(1,13+1,118)/2 = 8,43 ккал,
где (1,13+1,118)/2 – средняя плотность влажного воздуха при
данных условиях.
Определим тепловой приток нагревший воздух
8,43·4,19/1560=0,023 кВт.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
107
4 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ И
ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ИСПЫТАНИЙ РЛС
4.1 Меры безопасности при работе с РЛС
Меры безопасности – система организационных и технических
мероприятий и средств, применение которых предотвращает или
уменьшает воздействие на личный состав опасных эксплуатационных
факторов.
При работе с РЛС должны выполняться меры безопасности,
изложенные
в
действующих
руководящих
документах
и
эксплуатационной документации на образцы.
Ответственность за организацию безопасной эксплуатации РЛС
и выполнение мер безопасности при работе на ней возлагается на
лиц, руководящих проведением работ на технике.
Энергетики
безаварийной
отвечают
эксплуатации
за
организацию
безопасной
электростанций,
и
автономных
(стационарных) источников питания образцов РЛС.
При обслуживании РЛС необходимо соблюдать определенные
правила техники безопасности, чтобы устранить возможность
поражения обслуживающего персонала электрическим током и
предотвратить
опасное
воздействие
высокочастотных
электромагнитных полей.
Личный состав, допускаемый к самостоятельной работе на РЛС,
должен:
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
108
 знать оборудование своего рабочего места и свои
 функциональные обязанности;
 иметь твёрдые знания инструкций по эксплуатации и
правил техники безопасности при обслуживании своей
аппаратуры;
 пройти проверку знаний в квалификационной комиссии;
 на
рабочих
местах
иметь
исправный
инструмент,
проверенную контрольно-измерительную аппаратуру, ЗИП,
используемые при ремонте и обслуживании PЛC;
 обеспечить рабочее место необходимыми постоянными
запасами
медикаментов
и
перевязочных
материалов,
обеспечивающих оказание первой помощи;
 в
помещениях,
где
размещают
радиолокационную
аппаратуру, хранить в определенном месте правила по
технике безопасности и руководство по оказанию первой
помощи пострадавшим от электротока;
 в местах с высоким напряжением разместить
предупреждающие плакаты;
 находиться вблизи антенны работающей РЛС лишь в
специальных очках, защищающих глаза от вредного
воздействия
энергии
мощных
СВЧ
и
импульсов
защитной
электромагнитной
одежде
из
ткани
с
микропроводом.
Запрещается:
 производить ремонт аппаратуры при включённом питании;
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
109
 использовать для ремонта нестандартный и неисправный
инструмент и принадлежности;
 касаться руками оголённых проводов;
 использовать
в
силовых
и
осветительных
линиях
нестандартные предохранители;
 производить замену электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) без
защитных очков;
 вносить изменения в схемы и монтаж аппаратуры;
 снимать экраны и открывать защитные двери в приемопередающих кабинах при включённой аппаратуре для
предотвращения облучения;
 оставлять
без
присмотра
работающие
отопители
и
теплоэлектровентиляторы;
 ставить некалиброванные плавкие предохранители, а также
предохранители,
рассчитанные
на
величину
тока,
превышающую номинальное значение;
 работать в диэлектрических перчатках с просроченным
сроком их проверки;
 производить смену электронных ламп во включённых
шкафах (блоках);
 работать с непроверенной измерительной аппаратурой;
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
110
 допускать к работе без заключения военно-врачебной
комиссии о годности к работе с источниками СВЧ.
Все
приборы
РЛС
должны
иметь
свободный
доступ
при
осуществлении внутреннего монтажа. Однако при нормальной работе
все блоки должны быть установлены, крышки закрыты, винты
завернуты. Корпуса приборов должны быть надежно заземлены во
избежание поражения обслуживающего персонала электрическим
током.
При эксплуатации РЛС запрещается закорачивать цепи блокировки
искусственными перемычками, менять предохранители во время
работы станции, все приборы при этом должны быть выключены, а
сеть до предохранителей обесточена.
Проведение
ремонтных
работ
внутри
индикатора
и
приемопередатчика РЛС (замеры напряжений и токов, снятие
осциллограмм) при включенном питании должны производиться
двумя специалистами.
Разрешается проводить работу с антенными устройствами РЛС только
в аварийных случаях с разрешения старшего руководителя. Уборку
помещения производит хорошо проинструктированный персонал с
разрешения
и
под
наблюдением
персонала,
обслуживающего
приборы.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
111
4.2 Меры безопасности при работе с системой охлаждения
При работе с охлаждающими и тормозными жидкостями на
работников
основном,
могут
оказывать
следующие
неблагоприятное
опасные
и
вредные
воздействие,
в
производственные
факторы:
 вредное химическое вещество (например, этиленгликоль),
входящий в состав антифриза, который может проникать в
организм человека;
 высокая токсичность этиленгликоля.
Перед началом работы необходимо:
 подготовить
необходимые
для
работы
средства
индивидуальной защиты;
 получить задание на работу у своего непосредственного
руководителя;
 осмотреть и подготовить свое рабочее место, убрать все
лишние предметы, не загромождая проходов;
 проверить состояние пола на рабочем месте;
 проверить
наличие
и
исправность
инструмента,
приспособлений и оборудования;
 проверить наличие пожарного инвентаря на участке и в
случае отсутствия такового сообщить об этом своему
руководителю;
 включить приточно-вытяжную вентиляцию и в случае
необходимости местную вентиляцию.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
112
Легковоспламеняющиеся жидкости их пары, газ - при нарушении
правил пожарной безопасности в обращении с ними могут стать
причиной пожара и взрыва. Кроме того, пары и газы, попадая в
органы
дыхания,
вызывают
отравление
организма.
Легковоспламеняющийся жидкости их пары, газ - при нарушении
правил пожарной безопасности в обращении с ними могут стать
причиной пожара и взрыва. Кроме того, пары и газы, попадая в
органы дыхания, вызывают отравление организма.
Во время работы с системой охлаждения необходимо:
 быть внимательным, не отвлекаться от выполнения своих
обязанностей;
 применять средства индивидуальной защиты;
 соблюдать максимальную осторожность, не допускать
разбрызгивания охлаждающей и тормозной жидкости,
пролива на пол, оборудование, спецодежду;
 чтобы тара для хранения охлаждающих и тормозных
жидкостей была исправной и герметично закрывалась;
 чтобы использование ручного труда при погрузочноразгрузочных работах с охлаждающими и тормозными
жидкостями было максимально ограничено;
 охлаждающие и тормозные жидкости складировать в
отдельном закрытом, хорошо вентилируемом помещении;
 хранить
на
рабочих
местах
запас
охлаждающих
и
тормозных жидкостей только в количествах, необходимых
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
113
для выполнения работы в течение смены, в специально
отведенных местах, без доступа к нему посторонних лиц;
 осуществлять
контроль
наличия
и
правильности
использования охлаждающих и тормозных жидкостей в
течение всей рабочей смены;
 производить заправку системы охлаждения двигателя
антифризом при помощи специальной посуды.
После окончания работы необходимо:
 сдать на хранение на склад не использованные в течение
рабочей смены, охлаждающие и тормозные жидкости;
 снять спецодежду и другие средства индивидуальной
защиты, привести их в порядок и поместить их на хранение
в специально отведенное место;
 обмыть
руки
однопроцентным
водным
раствором
кальцинированной соды, а затем тщательно вымыть их
теплой водой с мылом.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
114
4.3 Меры безопасности при работе в тепловой камере
Избежать любых производственных рисков при использовании
такой техники можно при сочетании двух факторов: подержание
оборудования в технически исправном состоянии и неукоснительное
соблюдение
техники
безопасности
при
его
эксплуатации.
Безопасности заметно поспособствует и соблюдение должных
условий, при которых допускается работа тепловых установок:
температура окружающего воздуха – 15-30 ˚С, влажность – 30-80%,
характеристики питающей сети – 380±20 В и 50±0,5 Гц.
Климатические
камеры
создаются
с
учётом
достаточно
большого эксплуатационного ресурса (более 5 лет), но их безопасное
использование
предполагает
регулярную
проверку
работоспособности всех важнейших узлов – аттестацию. Перед
вводом оборудования в строй проводится первичная аттестация,
после – каждый год использования – периодическая. Ещё одной
обязательной
процедурой
выступает
профилактика,
подразумевающая выполнение целого ряда работ (проводится
каждые три месяца):
 очистка конденсаторов от пыли путём продувки со сжатым
воздухом;
 прогревание (сушка) холодильной камеры,
 очистка от пыли электрических схем,
 проверка (тестирование) заземления и пр.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
115
Залогом безаварийной работы климатической камеры станет и её
грамотный монтаж. Оборудование должно размещаться устойчиво,
для чего необходимо точно подготовить площадку для установки
приборов. Минимальное расстояние до любых других устройств, стен
или перегородок – 0,3 метра. Подключение агрегата к электросети
допускается производить только после закрепления заземляющей
шины. Она должна надёжно фиксироваться на корпусе камеры
Работники
обязаны
предварительно
пройти
медкомиссию,
получить допуск к работе от врачей и инструктора по целевому
инструктажу и безопасности.
Работники должны быть ознакомлены с опасными условиями,
сопровождающими рабочий процесс, с вредными факторами и
указаниями,
показывающими
правила
поведения
в
сложных
ситуациях.
Работа в тепловой камере считается тяжелой и часто опасной,
поэтому, работникам выдают спецодежду, каски, очки, обувь
специальную, газоанализаторы, жилеты, защитные ограждения и
знаки, лестницы и фонарь. Поэтому работники должны знать, как
правильно пользоваться защитными средствами, специальными
инструментами, как себя вести при пожарной опасности, в сложных,
аварийных ситуациях, знать, как правильно применять средства
тушения пожара или оказания помощи пострадавшим.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
116
5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ
И
ИССЛЕДОВАНИЯ
РАБОЧИХ
ПАРАМЕТРОВ
5.1 Общие положения
По результатам исследования тепловых режимов РЛС и
климатических испытаний, температура воздуха в изделии с
работающей аппаратурой не превышает допустимого значения.
Следовательно, системы охлаждения и вентиляции аппаратуры
изделия выбраны правильно.
Однако, для решения проблемы, связанной с повышенным
уровнем шума и вибрации в изделии, разработчиками было принято
решение заменить блок ТХМ-ГОМ на систему кондиционирования
СКС6.
При осуществлении мероприятий научно-технического прогресса
необходимо правильно давать экономическую оценку от внедрения
новой техники.
В
рамках
данной
выпускной
квалификационной
работы
производится расчет экономического эффекта от модернизации
системы охлаждения.
Данное решение является оптимальным с точки зрения экономии
электроэнергии.
Специальная
конструкция
установки
СКС6
позволяет снизить уровень шума до необходимых пределов.
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
117
Шумовые
и
вибрационные
характеристики
соответствуют
допустимым санитарно-гигиеническим нормам согласно СНиП 2303-2003.
5.2 Расчёт затрат по статьям калькуляции при внедрении
системы охлаждения
Решения, предложенные в выпускной квалификационной работе
предлагают
без
установки
дополнительных
потребителей
электроэнергии.
С экономической точки зрения, предложенные решения более
эффективны, так как исключают необходимость в покупке и
установке
дополнительного
электрооборудования
и
позволяют
сократить потребление электрической энергии
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
118
Лист
МД ТТм-21о-2018 ПЗ
Изм.
Лист
№ документа
Подпись
Дата
119
Документ
Категория
Техническая литература
Просмотров
9
Размер файла
5 605 Кб
Теги
диссертация
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа