Отметим, что наличие в материале ребра внутреннего тепловыде-
ления на уровне
q
V
≤
90 10
6
Вт/м
3
, характерном для мощных ГИИ,
слабо влияет на значение коэффициента оребрения
η
p
= 1
,
81
. . .
1
,
82
.
Это замечание остается справедливым даже в случае использования
оболочек ГИИ из гипотетического материала с теплопроводностью
λ
с
= 200
Вт/(м
∙
K), для которого значения коэффициента
η
p
получают-
ся соответственно равными 3,88 при
B
6
= 0
и 4,18 при
B
= 0
.
Очевидно также, что, несмотря на заметную эффективность оре-
бренной оболочки из лейкосапфира
(
η
p
= 1
,
82)
, изготовление и экс-
плуатация оболочек с ребрами из хрупкого материала с размерами
h
×
l
= 0
,
6
×
2
,
5
мм из-за их малой толщины могут представлять серьез-
ную проблему. Увеличение толщины ребра в диапазоне рациональных
значений
h
≤
1
,
19
(выражение (43)) до значения
h
= 1
,
0
мм суще-
ственно снижает эффективность оребрения
(
η
p
= 1
,
1)
. Кроме этого,
ожидаемое повышение коэффициента теплоотдачи
α
за счет оребре-
ния до 9100 Вт/(м
2
∙
K) может быть получено в охлаждающем тракте
без оребрения простым увеличением скорости движения жидкости.
Выводы.
Получены аналитические зависимости для анализа и ко-
личественной оценки эффективности оребрения поверхности ребрами
с внутренними источниками теплоты.
Показано, что наличие в ребрах внутреннего тепловыделения
уменьшает теплоотвод от охлаждаемой стенки по сравнению с ре-
брами без внутреннего тепловыделения и на уровне тепловыделения,
характерном для работы мощных охлаждаемых ГИИ, слабо влияет на
эффективность оребрения.
Оребрение оболочек ГИИ, выполненных из лейкосапфира, заметно
увеличивает эффективность их охлаждения, позволяет снизить расход
охлаждающей жидкости и, как следствие этого, гидравлическое со-
противление охлаждающего тракта. Это обстоятельство может иметь
важное значение при использовании нагревательных блоков, состоя-
щих из большого числа ГИИ, но решающее значение здесь приобрета-
ет технология изготовления и условия эксплуатации таких оболочек.
В связи с этим основное направление дальнейшего развития проб-
лемы повышения эффективности оребренных конструкций из полу-
прозрачных материалов видится в создании новых материалов с вы-
сокой теплопроводностью.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Сычков А.Е.
Роль эффективных систем охлаждения в современных компрессор-
ных установках // МегаПаскаль. 2009. № 4. С. 36–40.
2.
Чичиндаев А.В.
Оптимизация пластинчато-ребристых теплообменников. Ново-
сибирск: Изд-во НГТУ, 2003. 399 с.
3.
Кунтыш В.Б.
,
Кузнецов Н.М.
Тепловой и аэродинамические расчеты теплооб-
менников воздушного охлаждения. СПб.: Энергоатомиздат. 1992. 280 с.
4. Криогенные системы / А.М. Архаров и др. Т. 2. Основы проектирования аппа-
ратов, установок и систем. М.: Машиностроение, 1999. 720 с.
5.
Дульнев Г.Н.
Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Высш.
шк., 1984. 248 с.
40 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2014. № 2
