Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы и постановка задач исследования 12
1.1. Способы охлаждения радиоэлектронной аппаратуры 12
1.2. Перспективы применения термоэлектрических охладителей для отвода тепла от радиоэлектронной аппаратуры 22
1.3. Термоэлектрические устройства для охлаждения и термостатирования радиоэлектронных систем 28
1.3.1. Полупроводниковые термоэлектрические устройства. Основные режимы работы 28
1.3.2. Обзор методов расчета полупроводниковых термоэлектрических устройств 33
1.3.3. Краткая характеристика термоэлектрических модулей выпускаемых в РФ и за рубежом 39
1.3.4. Термоэлектрические устройства для охлаждения и термостатиро вания радиоэлектронной аппаратуры v... 50
1.4. Постановка задач исследования 55
2 Математические модели систем отвода тепла от элементов радиоэлек тронной аппаратуры с использованием термоэлектрических охлаждающих устройств 59
2.1. Математическая модель термоэлектрической системы охлаждения электронных плат, работающих в режиме непрерывного тепловыделения, с использованием каскадной термобатареи 59
2.1.1. Расчет температурного поля электронных плат и определение необ
ходимой холодопроизводительности термобатарей .60
2.1.2. Расчет и анализ параметров охлаждающей системы при параллельном питании каскадов 75
2.1.3. Расчет и анализ параметров охлаждающей системы при последовательном питании каскадов 85
2.1.4. Расчет и анализ параметров охлаждающей системы в режиме минимальной массы 94
2.2. Математическая модель термоэлектрической системы охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры с повторно кратковременными тепловыделениями с использованием плавящихся веществ 102
2.2.1. Расчет теплообмена в устройстве при плавлении рабочего вещества 104
2.2.2. Расчет теплообмена в устройстве при затвердевании рабочего вещества .110
3. Экспериментальные исследования систем отвода тепла от элементов радиоэлектронной аппаратуры с использованием термоэлектрических охлаждающих устройств 120
3.1. Экспериментальные исследования термоэлектрической системы охлаждения электронных плат с использованием каскадной термобатареи 120
3.1.1. Описание экспериментального стенда .; .:... 120
3.1.2. Результаты экспериментальных исследований 123
3.2. Экспериментальные исследования термоэлектрической системы охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры с повторно кратковременными тепловыделениями с использованием плавящихся веществ 135
3.2.1. Описание экспериментального стенда 135
3.2.2. Результаты экспериментальных исследований 140
3.3. Оденка погрешности измерений 147
4. Разработка устройств для отвода тепла и термостабилизации элементов радиоэлектронной аппаратуры 151
4.1. Устройство для отвода тепла и термостабилизации электронных плат 151
4.2. Устройство для охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры с повторно-кратковременными тепловыделениями . 155
4.3. Устройствр для термостабилизации элементов радиоэлектроники большой мощности 159
4.4. Устройство для термостабилизации объектов на разных температурных уровнях 163
Заключение .167
Литература 170
- Термоэлектрические устройства для охлаждения и термостатирования радиоэлектронных систем
- Термоэлектрические устройства для охлаждения и термостатиро вания радиоэлектронной аппаратуры v...
- Расчет и анализ параметров охлаждающей системы при последовательном питании каскадов
- Устройство для охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры с повторно-кратковременными тепловыделениями
Термоэлектрические устройства для охлаждения и термостатирования радиоэлектронных систем
Естественное воздушное охлаждение РЭА [33, 61, 65, 133, 174] является наиболее простым, надежным и дешевым способом охлаждения и осуществляется без затраты дополнительной энергии. Однако интенсивность такого охлаждения невелика, поэтому использование этого способа возможно при небольших удельных мощностях рассеивания, т. е. в РЭА, работающего в облегченном тепловом режиме. При естественном воздушном охлаждении конвективный теплообмен осуществляется между элементами РЭА и воздухом, причем воздух перемещается за счет энергии, рассеиваемой элементами РЭА.
Различают две основные схемы естественного воздушного охлаждения РЭА: с герметичным и перфорированным кожухом [133]. В герметичном кожухе конвективный теплообмен осуществляется от элементов РЭА к воздуху внутри аппарата, от воздуха к кожуху аппарата, от кожуха к окружающей среде (воздуху). При перфорированном кожухе конвективный теплообмен в основном происходит между элементами РЭА и окружающей средой (воздухом), проникающей сквозь перфорации. Естественное воздушное охлаждение РЭА с перфорированным кожухом позволяет обеспечить тепловой режим при более высоких удельных мощностях рассеивания, чем при герметичном кожухе.
Интенсификация теплообмена при естественном воздушном охлаждении возможна за счет рационального конструирования РЭА: оптимального расположения элементов РЭА и перфорации кожуха, применения экранов, ореб-рения отдельных поверхностей, использования теплопроводных шин, замазок, компаундов, соответствующей окраски излучающих поверхностей и т. п. [66].
Для интенсификации конвективного теплообмена между РЭА и окружающей средой используют принудительное движение воздуха, создаваемой специальными устройствами, главным образом вентиляторами [33, 62, 139, 159]. Работа устройств приводит к дополнительному расходу энергии Принудительное воздушное охлаждение получило наибольшее распространение, так как позволяет при более высоких удельных мощностях рассеивания обеспечить нормальный тепловой режим РЭА при относительной простоте и небольшой стоимости СОТР.
Различают три основные схемы принудительного воздушного охлаждения: внутреннее перемешивание, наружный обдув, продувку [62]. В схеме с внутренним перемешиванием для интенсификации конвективного теплообмена между элементами РЭА и герметичным кожухом внутри аппарата установлен вентилятор. Теплообмен между кожухом аппарата и окружающей средой происходит так же, как при естественном воздушном охлаждении РЭА с герметичным кожухом. Схема принудительного воздушного охлаждения РЭА с наружным обдувом имеет несколько иной вид. В этом случае теплообмен между элементами РЭА и воздухом внутри герметичного кожуха осуществляется так же, как при естественном воздушном охлаждении РЭА, а для интенсификации теплообмена между кожухом и воздухом окружающей среды установлен вентилятор. При схеме с продувкой воздух из окружающей аппарат среды или предварительно охлажденный в специальных устройствах (теплообменниках, кондиционерах и т. д.) пропускается через специальные каналы и охлаждает элементы РЭА. Эта схема наблюдается наиболее часто в практике конструирования СОТР РЭА.
Естественное жидкостное охлаждение платы с элементами или больших элементов РЭА заключается в погружении их в бак с жидкостью [150]. Интенсификация конвективного теплообмена происходит за счет более высоких коэффициентов теплоотдачи между элементами РЭА и жидкостью, чем Между элементами и воздухом. Однако этот метод охлаждения применяется редко, так как конструкция РЭА значительно усложняется и требуются специальные покрытия для элементов.
Принудительное жидкостное охлаждение применяется при высоких удельных мощностях рассеивания [52, 81, 164, 174]. Наибольшее распространение этот способ получил при охлаждении больших элементов, когда однофазная жидкость прокачивается насосом через специальные каналы в охлаждаемых узлах приборов. При отводе тепла от блоков жидкость прокачивается через каналы, выполненные в платах или кожухе аппарата,
В качестве жидких теплоносителей обычно применяются: вода водо- спиртовые смеси (антифризы), кремнийорганические и фторорганическйе жидкости. Выбор типа теплоносителя является одной из главных проблем при разработке принудительного жидкостного охлаждения, так как к теплоносителям предъявляют разнообразные требования (теплофизические, электрические и др.). Это способ, как правило, необходим там, где нужно избежать кипение жидкости даже в локальных областях, так как в режиме кипения возможно появление гидродинамической неустойчивости, вибраций (шумов) и ухудшение свойств жидкости. При жидкостном принудительном охлаждении возможны три режима движения: ламинарный, переходный и турбулентный [52]. Опыт проектирование таких систем показывает, что чаще всего мы встречаемся с переходным, либо турбулентным режимом и гораздо реже с ламинарным. Конструкция РЭА при жидкостном охлаждении, как правило, значительно сложнее, чем при воздушном. Однако при высоких удельных мощностях рассеивания жидкостное охлаждение РЭА является единственно возможным, поэтому в современных радиоэлектронных приборах этот вид охлаждения находит широкое применение.
Термоэлектрические устройства для охлаждения и термостатиро вания радиоэлектронной аппаратуры v...
В настоящей главе описывается ММ системы охлаждения электронной платы, реализующей неравномерный отвод тепла от ее элементов. В рассматриваемой схеме элементы электронной платы в зависимости от выделяемого ими тепла охлаждаются с различной степенью интенсивности. Уровень теп-лосъема с отдельных тепловыделяющих участков радиоэлектронной системы определяется в соответствии с выделяемой ими тепловой мощностью.
Реализация указанной схемы неравномерного охлаждения осуществляется с применением каскадной ТЭБ (рис.2.1.1) [73]. В системе охлаждения отдельные элементы радиоэлектронной платы располагаются на разных каскадах ТЭУ. Наиболее тепловыделяющие из них помещаются на каскадах с более высоким уровнем охлаждения, элементы с меньшими тепловыделениями располагаются на каскадах с менее интенсивным уровнем отвода тепла.
Рассматривается математическое описание системы отвода тепла при параллельном и последовательном питании каскадов, а также работа устройства в режиме минимальной массы.
Исследование тепловых режимов РЭА и отдельных элементов часто приводит к необходимости анализа температурного поля параллелепипеда и пластины с дискретными источниками энергии [62, 68]. Например, РЭА кассетной конструкции с плотной компоновкой рассматривается как анизотропный параллелепипед, источники энергии в котором распределены равномерно по объему тела или дискретно в виде ступеньки (рис.2.1.1.1). Анализ температурного поля электронной платы с элементами, полупроводниковых преобразователей на общем теплоотводе и других приборов проводится на модели пластины с дискретным источником энергии (рис.2.1.1.2). Обычно решение этих задач весьма громоздко, поэтому прибегают к применению различных приближенных методов и последующему графоаналитическому представлению результатов.
Довольно часто в настоящее время для описания дискретных источников энергии используется метод представления их в виде ступенчатых функций [62]. Пусть, например, в параллелепипеде имеется дискретный источник энергии, занимающий область «И» в форме ступеньки; внутри этой области объемная плотность теплового потока qvv постоянна. Обозначим координаты центра этой области через х, толщину 25, а координаты левого и правого краев области «И» равны ъх - , - 5 и z2 = Н, + 5 (рис .2.1.1.1). где Т - температура в любой точке пластины; Тс - температура окружающей среды; & - перегрев любой точки пластины над окружающей средой; Lx,Ly размеры пластины (рис.2.1.2); 5 - толщина пластины; Я,- эффективный коэффициент теплопроводности пластины; а - суммарный коэффициент теплоотдачи с обеих сторон боковой поверхности (а = const); q(x,y) - поверхностная плотность теплового потока от локальных источников, равная нулю вне зон расположения источников и постоянная в пределах зоны действия каждого j го источника; Pj - мощность, рассеиваемая ]- м локальным источником; 2A j, 2AT1J - размеры области, в которой расположен источник тепловыделений.
В [67] с помощью изложенного в [32] обобщенного метода Канторовича получено достаточно простое по форме приближенное аналитическое решение задачи (2.1.1.6 - 2.1.1.10). Это решение для одного источника мощностью Р с координатами центра ,, ли размерами Д, Дг записывается в виде
На рис.2.1.1.4, рис.2.1.1.5, рис.2.1.1.6 показан вид температурных полей электронных плат с различными габаритными размерами, количеством источников тепла, мощностями тепловыделений, коэффициентами теплоотдачи и теплопередачи. Из рисунков видно, что тепловыделяющие элементы на электронной плате имеют высокие пиковые значения температуры, а участки, не содержащие тепловыделяющих элементов, имеют температуры, близкие к температуре окружающей среды. Отсюда можно сделать вывод о возможности оптимизации температурного поля пластины путем размещения под источниками тепловыделений стоков теплоты. При этом критерием оптимизации теплового поля пластины будет нормализация температуры источников теплоты. -ЛХІф&їл лЯ.З Рис.2.1.1.4.а. Схема расположения источников тепловыделений на электронной плате
На первом этапе определяется количество элементов электронной платы, температура которых лежит за диапазоном рабочих температур, а также их максимальный перегрев относительно допустимой рабочей температуры Исходя из указанной информации, определяется количество теплопогло-щающих элементов, помещаемых под источниками теплоты - электронными компонентами платы. Далее, основываясь на принципе суперпозиции температурных полей, составляется система линейных уравнений, в которых величина необходимого значения температуры элемента платы представляется как разность существующей температуры и температур создаваемых тепло-поглощающими элементами. В системе уравнений неизвестными являются величины мощностей источников холода.
Реализация вычислений была осуществлена в среде MATHCAD 7.0 (профессиональная версия) [69, 126]. Фрагмент вычислений для случая, указанного на рис.2.1.1.5 приведен в приложении 1. На рис.2.1.1.7, рис.2.1.1.8, рис.2.1.1.9 приведены тепловые поля электронных плат с тремя, четырьмя и пятью источниками тепла при их неравномерном охлаждении. Там же для сравнения представлены тепловые рельефы при использовании для охлаждения электронной платы равномерного отвода тепла.
Как видно из графиков, при использовании равномерного общего охлаждения электронного узла имеет место трата энергии на охлаждение участков радиоэлектронной платы, температура которых и без охлаждающей системы лежит в пределах допустимого температурного диапазона. Подобный подход приводит к увеличению холодопроизводительности и соответственно габаритов ТЭБ по сравнению с необходимыми. Это в большой степени снижает экономичность системы отвода тепла.
Применение для охлаждения электронной платы неравномерного локального отвода тепла устраняет этот недостаток. Графики показывают, что в этом случае энергия, требуемая для создания заданного температурного режима, меньше, чем при использовании общего равномерного охлаждения. При таком подходе температурное поле радиоэлектронной платы оказывается более однородным и охлаждение является более эффективным.
На рис. 2.1.1.10 показан график зависимости максимального перегрева на плате от отводимой мощности при различных коэффициентах теплоотдачи с поверхности в окружающую среду. Согласно графику, для достижения одного и того же температурного уровня на плате при неравномерном охлаждении требуется примерно в 1,4 - 1,8 раза меньше мощности, чем при общем равномерном.
Расчет и анализ параметров охлаждающей системы при последовательном питании каскадов
Как видно из графиков, время остывания рабочего вещества и оболочки устройства при использовании ТЭБ в несколько раз меньше их времени остывания при естественном теплообмене с окружающей средой (для азотно-кислого никеля, это отношение при qx3E =6500 Вт/м и kgP =50 Вт/(м К) составило 4,5 - 5 раз). Отсюда следует, что существующие ограничения в отношении времени цикла работы элемента РЭА и времени перерыва между его включениями, при использовании ТЭБ снижаются. Таким образом, если в случае естественного теплообмена оболочки охлаждающего устройства с окружающей средой период работы элемента РЭА должен был бы быть значительно меньше «паузы», то при использовании ТЭБ время между двумя последовательными циклами работы РЭА может быть в значительной мере уменьшено.
На рис.2.2.2.11 показана зависимость времени, необходимого для охлаждения оболочки устройства до температуры окружающей среды от количества тепла, отводимого ТЭБ при использовании в качестве рабочего вещества азотнокислого никеля. Из графика следует, что применение ТЭБ с ЯТЭБ =10000 Вт/м2 позволяет использовать охлаждающее устройстводля отвода тепла от циклически работающего элемента РЭА с паузой между последовательными включениями до 0,3 ч.
Применение ТЭБ для отвода тепла от элементов РЭА в составе охлаждающей системы, использующей плавящиеся вещества, не приводит к значительному увеличению ее габаритов и массы.
Как видно из графика, показанного на рис.2.2.2.12, для снижения времени остывания оболочки устройства до 0,2 ч может с успехом использоваться термоэлектрическая батарея с массой менее 70 грамм.
Указанное обстоятельство является фактором, позволяющим использовать систему охлаждения для отвода тепла от микроэлектронной аппаратуры с повторно-кратковременными тепловыделениями.
Зависимость времени, необходимого для охлаждения оболочки устройства до 118 температуры окружающей среды от количества тепла, отводимого ТЭБ (плавящееся вещество-азотнокислый никель); (ср5)об =2,1-Ю4 Дж/(м2-К); R =0,025 м; Тобнач. =80 С; TCD=20C.
Зависимость времени, необходимого для охлаждения оболочки устройства до температуры окружающей среды от массы ТЭБ (плавящееся вещество - азотнокислый никель); (срб)об=2,1104 Дж/(м2-К);К=0,025м;Тобшч.=80оС; Тср=20оС. В заключении хочется отметить, что приведенные выше соотношения, полученные на основе одномерной математической модели, могут с успехом использоваться для инженерных расчетов охлаждающих устройств.
В случае если толщина контейнера с рабочим веществом много меньше двух других его размеров (длины и ширины), расчет может быть проведен непосредственно по выражениям (2.2.1.8) - (2.2.1.9), (2.2.2.3) - (2.2.2.4).
При сопоставимых величинах толщины, длины и ширины контейнера с плавящимся веществом используется принцип сложения скоростей, изложенный в [58]. Согласно этому методу сначала с помощью одномерных решений определяется толщина слоя рабочего вещества и температура оболочки в направ 119 лении осей х, у, z при условии, что скорости плавления или затвердевания независимы друг от друга. Затем рассчитывается продолжительность скорости плавления или затвердевания всей массы вещества в контейнере, исходя из соотношения где тп - продолжительность плавления или затвердевания вещества в контейнере; тх,Ту,т;2 " продолжительности плавления или затвердевания в направлении осей х, у, z при отсутствии влияния плавления или затвердевания соответственно в направлениях у, z; х, z и х, у.
По известной величине %п определяется температура оболочки устройства с помощью одномерных решений. Так как влияние размеров контейнера на температуру его оболочки меньше, чем на толщину расплавленного слоя, то полученное значение температуры оболочки для одномерной задачи позволит оценить предельный температурный режим оболочки контейнера, а следовательно, и охлаждаемого элемента РЭА.
Основные выводы по проведенным исследованиям следующие: - при использовании для теплоотвода от элементов РЭА с повторно-кратковременными тепловыделениями устройств охлаждения с плавящимися рабочими веществами часто возникают трудности вследствие недостатка времени необходимого для затвердевания рабочего агента за счет естественного теплообмена с окружающей средой; в этих условиях для интенсификации процесса охлаждения и затверде-вания рабочего вещества перспективным является использования ТЭБ; :.; - изучение процессов, происходящих в охлаждающих устройствах, связано с исследованием процессов плавления и затвердевания плавящегося рабочего вещества; их анализ проводится по модели, описываемой задачей Стефана, которая формулируется как задача о сопряжении температурных полей в соприкасающихся фазах при наличии особого граничного условия на движущейся поверхности разде-ла; - изучение процессов теплообмена при фазовых переходах, происходящих в рабочем веществе, производится при использовании приближенного интегрального метода, основанного на замене истинных температурных кривых их приближенными аналогами; - время остывания рабочего вещества при использовании ТЭБ для интенсификации процесса теплообмена в несколько раз меньше времени его остывания при естественном теплообмене с окружающей средой, для азотнокислого никеля это отношение при отводимом ТЭБ тепловом потоке 6500 Вт/м составило 4,5 - 5 раз; - применение ТЭБ для отвода тепла от элементов РЭА в составе охлаждающей системы, использующей плавящиеся вещества, не приводит к значительному увеличению ее габаритов и массы; для снижения времени остывания оболочки устройства до 0,2 ч может с успехом использоваться термоэлектрическая батарея с массой менее 70 грамм; - приведенные в работе соотношения, полученные на основе одномерной математической модели, могут с успехом использоваться для инженерных расчетов охлаждающих устройств; в случае если толщина контейнера с рабочим веществом много меньше двух других его размеров (длины и ширины), расчет может быть проведен непосредственно по выражениям (2.2.1.8) - (2.2.1.9), (2.2.2.3) - (2.2.2.4); при сопоставимых величинах толщины, длины и ширины контейнера с плавящимся веществом используется принцип сложения скоростей, изложенный в [58].
Устройство для охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры с повторно-кратковременными тепловыделениями
В настоящее время в радиоэлектронном приборостроении существует целый класс РЭА, в процессе своей эксплуатации подвергающейся однократным или повторно-кратковременным «пиковым» тепловым нагрузкам [61, 133]. Такого рода тепловые нагрузки возникают при резком возрастании собственного тепловыделения элементов РЭА, при кратковременном воздействии на аппаратуру внешних тепловых потоков и ряда других факторов. При воздействии пиковых тепловых нагрузок аппаратура, как правило, не успевает выйти в стационарный тепловой режим, поэтому для создания оптимальной по массе и габаритам системы охлаждения, а следовательно, и аппаратуры в целом необходимо использовать теплоаккумулирующую способность конструкции или применять специальные средства отвода тепла, с помощью которых можно обеспечить снижение скорости ее разогрева и стабилизацию температурного режима наиболее мощных тепловыделяющих элементов РЭА.
Для поглощения тепла, выделяющегося при повторно-кратковременных включениях аппаратуры, целесообразно применять обратимые процессы, которые сопровождаются значительными эндотермическими эффектами при фазовых или химических превращениях рабочих веществ. Для этих целей могут быть использованы процессы испарения, сублимации, плавления, а также химические реакции, протекающие с поглощением тепла [34, 63, 150]. Однако почти все эти процессы для рассматриваемых режимов работы аппаратуры обладают существенными недостатками, делающими их непригодными в локальных охлаждающих устройствах циклически работающей аппаратуры. К этим недостаткам следует отнести следующие: сложность конструкции и эксплуатации, большая масса и габариты теплообменных устройств. Так, например, испарительная система охлаждения с замкнутым контуром требует создания испарителей, конденсаторов для обеспечения циркуляции теплоносителя или, при необратимом процессе испарения, больших запасов рабочего вещества. Аналогичные трудности возникают при создании теплообменных устройств с применением обратимых процессов сублимации, а также обратимых химических реакций. При этом, чем меньше величина расееиваемой мощности, тем большую долю по массе и объему занимает система охлаждения аппаратуры.
Одним из эффективных средств отвода тепла является применение в устройствах для охлаждения и термостабилизации РЭА плавящихся рабочих веществ, обладающих относительно большой теплотой фазовых превращений и позволяющих многократно их использовать при воздействии «пиковых» тепловых нагрузок [98, 161, 172]. К наиболее распространенному типу таких конструкций относятся конструкции, у которых охлаждаемые электрорадиоэлементы располагаются вне объема с рабочим плавящимся веществом на плоской поверхности разделяющей герметичной оболочки и имеют с ней хороший тепловой контакт [72]. Обычно на термостабилизируемой поверхности устройства устанавливаются мощные транзисторы, диоды, различные типы интегральных микросхем, отдельные электронные устройства и приборы. При этом как наружная, так и внутренняя поверхности герметичной оболочки могут иметь оребрение для интенсификации теплообмена соответственно с рабочим веществом и окружающей средой. При эксплуатации РЭА основная часть рассеиваемого ею тепла поглощается за счет скрытой теплоты плавления рабочего агента. После окончания работы аппаратуры происходит остывание вещества и его затвердевание вследствие теплообмена с окружающей средой. Непременным условием нормального функционирования указанной конструкции является превалирование длительности перерыва между включениями аппаратуры над временем работы РЭА в «пиковом» режиме/
В лаборатории термоэлектричества Дагестанского государственного технического университета разработано устройство, позволяющее использовать систему охлаждения с плавящимися веществами при незначительных промежутках времени в перерывах работы циклически работающей аппаратуры.
Конструкция предлагаемого устройства показана на рис.4 2.1,, а внешний вид представлен на рис.4.2.2. Устройство состоит из тонкостенной металлической емкости 2, заполненной рабочим веществом 3, на которую устанавливаются с обеспечением хорошего теплового контакта тепловыделяющие элементы РЭА 1. К противоположной стороне металлической емкости припаяна своим холодным спаем ТЭБ 4, снабженная для съема тепла с горячего спая воздушным радиатором.
Остывание и затвердевание рабочего вещества при таком конструктивном исполнении в «паузе» работы РЭА осуществляется за счет отвода тепла ТЭБ. Уменьшение времени затвердевания рабочего вещества достигается за счет увеличения интенсивности теплоотвода.
Исследования показали, что применение для отвода тепла от рабочего агента ТЭБ с величиной отводимой мощности 5 - 6 Вт позволит сократить время его охлаждения в 3-4 раза по сравнению с использованием естественного теплообмена с окружающей средой. При этом величина потребляемой электроэнергии составит менее 15 Вт, а масса охлаждающей системы повысится на 0,2 - 0,25 кг. Учитывая, что в ряде ситуаций снижение времени затвердевания рабочего агента является решающим фактором, необходимость питания ТЭБ электрическим током и некоторое увеличение массы охлаждающего устройства могут оказаться не существенными.
Важной особенностью предложенного устройства является возможность применения его в случаях меняющегося значения длительности «паузы» в работе РЭА. В этом случае изменения скорости затвердевания рабочего вещества можно добиться изменением величины тока, питающего ТЭБ. При этом имеет смысл рассчитывать батарею не на предельную, наиболее «тяжелую» скорость охлаждения, а на какую-то среднюю, при которой среднее потребление мощности по времени работы при различных температурах будет минимальным. Пиковая, наиболее тяжелая нагрузка может компенсироваться увеличением тока и переходом к режиму максимальной холодопроизводи-тельности.
Так как охлаждение рабочего вещества ТЭБ осуществляется в основном снизу вверх, то влияние естественной конвекции в жидкой фазе на теплообмен незначительное, процесс теплопередачи в основном осуществляется за счет теплопроводности. Указанное обстоятельство накладывает дополнительные требования на свойства рабочего агента, а именно требует повышения его удельной теплопроводности. В связи с этим лучшими рабочими веществами являются металлы и их сплавы, а также некоторые кристаллогидраты. Органические вещества, такие, как парафин, лауриновая, пальмитиновая, элаидиновая кислоты, обладающие лучшими технологическими и эксплуатационными свойствами по сравнению с другими рабочими веществами, особенно перспективны с применением конструкционных наполнителей, увеличивающих их эффективную теплопроводность.
