Прогнозирование показателей надежности двухкаскадного термоэлектрического охлаждающего устройства в режиме Q0max
Получены соотношения для оценки показателей надежности двухкаскадных ТЭУ различной конструкции в зависимости от их основных значимых параметров в режиме Q0max.
Gespeichert in:
| Datum: | 2009 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2009
|
| Schriftenreihe: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52312 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Прогнозирование показателей надежности двухкаскадного термоэлектрического охлаждающего устройства в режиме Q0max / В.П. Зайков, Л.А. Киншова, Л.Д. Казанжи, Л.Ф. Храмова // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2009. — № 5. — С. 34-37. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-52312 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-523122025-02-23T17:43:33Z Прогнозирование показателей надежности двухкаскадного термоэлектрического охлаждающего устройства в режиме Q0max Прогнозування показників надійності двохкаскадного термоелектричного охолоджуючого пристрою в режимі Q0max Forecasting of parameters of reliability two-cascade thermoelectrical cooling device in a mode Q0max Зайков, В.П. Киншова, Л.А. Казанжи, Л.Д. Храмова, Л.Ф. Обеспечение тепловых режимов Получены соотношения для оценки показателей надежности двухкаскадных ТЭУ различной конструкции в зависимости от их основных значимых параметров в режиме Q0max. Отримано співвідношення для оцінки показників надійності двохкаскадних ТЕП різної конструкції залежно від їх основних значущих параметрів в режимі Q0max.·Наведено результати розрахунків для перепадів температури ΔТ=60, 70, 80 К з урахуванням теплового навантаження і температурної залежності параметрів, а також в режимі теплового насоса (при ΔТ=0). Проведено оцінку максимальної холодопродуктивності двохкаскадних ТЕП різної конструкції для різних умов експлуатації. The parities for an estimation of parameters of reliability two-cascade TED of a various design depending on their basic parameters in a mode Q0max are received. The results of accounts for differences of temperature ΔT=60, 70, 80 K in view of thermal loading and temperature dependence of parameters, and also in a mode of the thermal pump (at ΔT=0) are given. The estimation maximal coldproductivity two-cascade TED of a various design for various conditions of operation is carried out. 2009 Article Прогнозирование показателей надежности двухкаскадного термоэлектрического охлаждающего устройства в режиме Q0max / В.П. Зайков, Л.А. Киншова, Л.Д. Казанжи, Л.Ф. Храмова // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2009. — № 5. — С. 34-37. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 2225-5818 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52312 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре application/pdf Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Обеспечение тепловых режимов Обеспечение тепловых режимов |
| spellingShingle |
Обеспечение тепловых режимов Обеспечение тепловых режимов Зайков, В.П. Киншова, Л.А. Казанжи, Л.Д. Храмова, Л.Ф. Прогнозирование показателей надежности двухкаскадного термоэлектрического охлаждающего устройства в режиме Q0max Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description |
Получены соотношения для оценки показателей надежности двухкаскадных ТЭУ различной конструкции в зависимости от их основных значимых параметров в режиме Q0max. |
| format |
Article |
| author |
Зайков, В.П. Киншова, Л.А. Казанжи, Л.Д. Храмова, Л.Ф. |
| author_facet |
Зайков, В.П. Киншова, Л.А. Казанжи, Л.Д. Храмова, Л.Ф. |
| author_sort |
Зайков, В.П. |
| title |
Прогнозирование показателей надежности двухкаскадного термоэлектрического охлаждающего устройства в режиме Q0max |
| title_short |
Прогнозирование показателей надежности двухкаскадного термоэлектрического охлаждающего устройства в режиме Q0max |
| title_full |
Прогнозирование показателей надежности двухкаскадного термоэлектрического охлаждающего устройства в режиме Q0max |
| title_fullStr |
Прогнозирование показателей надежности двухкаскадного термоэлектрического охлаждающего устройства в режиме Q0max |
| title_full_unstemmed |
Прогнозирование показателей надежности двухкаскадного термоэлектрического охлаждающего устройства в режиме Q0max |
| title_sort |
прогнозирование показателей надежности двухкаскадного термоэлектрического охлаждающего устройства в режиме q0max |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2009 |
| topic_facet |
Обеспечение тепловых режимов |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52312 |
| citation_txt |
Прогнозирование показателей надежности двухкаскадного термоэлектрического охлаждающего устройства в режиме Q0max / В.П. Зайков, Л.А. Киншова, Л.Д. Казанжи, Л.Ф. Храмова // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2009. — № 5. — С. 34-37. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| work_keys_str_mv |
AT zajkovvp prognozirovaniepokazatelejnadežnostidvuhkaskadnogotermoélektričeskogoohlaždaûŝegoustrojstvavrežimeq0max AT kinšovala prognozirovaniepokazatelejnadežnostidvuhkaskadnogotermoélektričeskogoohlaždaûŝegoustrojstvavrežimeq0max AT kazanžild prognozirovaniepokazatelejnadežnostidvuhkaskadnogotermoélektričeskogoohlaždaûŝegoustrojstvavrežimeq0max AT hramovalf prognozirovaniepokazatelejnadežnostidvuhkaskadnogotermoélektričeskogoohlaždaûŝegoustrojstvavrežimeq0max AT zajkovvp prognozuvannâpokaznikívnadíjnostídvohkaskadnogotermoelektričnogooholodžuûčogopristroûvrežimíq0max AT kinšovala prognozuvannâpokaznikívnadíjnostídvohkaskadnogotermoelektričnogooholodžuûčogopristroûvrežimíq0max AT kazanžild prognozuvannâpokaznikívnadíjnostídvohkaskadnogotermoelektričnogooholodžuûčogopristroûvrežimíq0max AT hramovalf prognozuvannâpokaznikívnadíjnostídvohkaskadnogotermoelektričnogooholodžuûčogopristroûvrežimíq0max AT zajkovvp forecastingofparametersofreliabilitytwocascadethermoelectricalcoolingdeviceinamodeq0max AT kinšovala forecastingofparametersofreliabilitytwocascadethermoelectricalcoolingdeviceinamodeq0max AT kazanžild forecastingofparametersofreliabilitytwocascadethermoelectricalcoolingdeviceinamodeq0max AT hramovalf forecastingofparametersofreliabilitytwocascadethermoelectricalcoolingdeviceinamodeq0max |
| first_indexed |
2025-11-24T05:37:00Z |
| last_indexed |
2025-11-24T05:37:00Z |
| _version_ |
1849648868502798336 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 5
34
ÎÁÅÑÏÅ×ÅÍÈÅ ÒÅÏËÎÂÛÕ ÐÅÆÈÌÎÂ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
29.04 2009 ã.
Îïïîíåíò ê. õ. í. Ë. Ò. ÑÒÐÓÒÈÍÑÊÀß
(Èí-ò òåðìîýëåêòðè÷åñòâà, ã. ×åðíîâöû)
ÏÐÎÃÍÎÇÈÐÎÂÀÍÈÅ ÏÎÊÀÇÀÒÅËÅÉ ÍÀÄÅÆÍÎÑÒÈ
ÄÂÓÕÊÀÑÊÀÄÍÎÃÎ ÒÅÐÌÎÝËÅÊÒÐÈ×ÅÑÊÎÃÎ
ÎÕËÀÆÄÀÞÙÅÃÎ ÓÑÒÐÎÉÑÒÂÀ Â ÐÅÆÈÌÅ Q
0max
Ïîëó÷åíû ñîîòíîøåíèÿ äëÿ îöåíêè ïî-
êàçàòåëåé íàäåæíîñòè äâóõêàñêàäíûõ
ÒÝÓ ðàçëè÷íîé êîíñòðóêöèè â çàâèñèìî-
ñòè îò èõ îñíîâíûõ çíà÷èìûõ ïàðàìåò-
ðîâ â ðåæèìå Q0max.
 ïîñëåäíåå âðåìÿ â òåðìîýëåêòðè÷åñêîì ïðèáî-
ðîñòðîåíèè âñå áîëåå øèðîêîå ïðèìåíåíèå íàõîäÿò
óíèôèöèðîâàííûå ðÿäû ìîäóëåé è ñîáðàííûå íà èõ
îñíîâå êàñêàäíûå òåðìîýëåêòðè÷åñêèå îõëàæäàþùèå
óñòðîéñòâà (ÒÝÓ) ðàçëè÷íûõ êîíñòðóêöèé.
Èíòåðåñ ê ïðèìåíåíèþ êàñêàäíûõ ÒÝÓ âûçâàí íå
òîëüêî íåîáõîäèìîñòüþ äîñòèæåíèÿ ìàêñèìàëüíî âîç-
ìîæíîãî óðîâíÿ îõëàæäåíèÿ, íî è ïîâûøåíèåì ýêî-
íîìè÷íîñòè îõëàæäåíèÿ ïðè çàäàííîì ïåðåïàäå òåì-
ïåðàòóðû.
 ðÿäå ñëó÷àåâ ïðè ïðîåêòèðîâàíèè â ðàñïîðÿæå-
íèè ðàçðàáîò÷èêà èìååòñÿ ðÿä êîíñòðóêöèé êàñêàä-
íûõ ÒÝÓ ëèáî ðÿä óíèôèöèðîâàííûõ (ñòàíäàðòíûõ)
ìîäóëåé, îòëè÷àþùèõñÿ äðóã îò äðóãà êîëè÷åñòâîì
òåðìîýëåìåíòîâ çàäàííîé ãåîìåòðèè.
Ïðè êîìïîíîâêå êàñêàäíîãî ÒÝÓ íåîáõîäèìî îöå-
íèòü âåëè÷èíó ìàêñèìàëüíîé õîëîäîïðîèçâîäèòåëü-
íîñòè ïðè çàäàííîì ïåðåïàäå òåìïåðàòóðû ∆Ò íà óñ-
òðîéñòâå. Äëÿ ýòîé öåëè íåîáõîäèìî ïðè çàäàííîé
âåëè÷èíå ∆Ò è âûáðàííîé êîíñòðóêöèè ÒÝÓ, ò. å. ïðè
çàäàííîì êîëè÷åñòâå òåðìîýëåìåíòîâ â êàñêàäàõ (â
ïåðâîì, «õîëîäíîì» � n1, âî âòîðîì, «ãîðÿ÷åì» �
n2), îïðåäåëèòü îñíîâíûå çíà÷èìûå ïàðàìåòðû, à
èìåííî çíà÷åíèÿ îòíîñèòåëüíîãî ðàáî÷åãî òîêà è îò-
íîñèòåëüíîãî ïåðåïàäà òåìïåðàòóðû â êàñêàäàõ, è çà-
òåì îöåíèòü ïîêàçàòåëè íàäåæíîñòè ÒÝÓ, ÷åìó è ïî-
ñâÿùåíà íàñòîÿùàÿ ñòàòüÿ.
Ðàññìîòðèì äâóõêàñêàäíûå ÒÝÓ ñ ïîñëåäîâàòåëü-
íûì ýëåêòðè÷åñêèì ñîåäèíåíèåì êàñêàäîâ, êîòîðûå,
êàê ïðàâèëî, ñîáèðàþòñÿ íà áàçå óíèôèöèðîâàííûõ
è îäèíàêîâûõ âåòâåé òåðìîýëåìåíòîâ èëè ñòàíäàðò-
íûõ ìîäóëåé ñ òàêèìè âåòâÿìè. Ïîýòîìó ïðè îïðåäå-
ëåíèè ïîêàçàòåëåé íàäåæíîñòè êàñêàäíîãî ÒÝÓ (èí-
òåíñèâíîñòè îòêàçîâ λ è âåðîÿòíîñòè áåçîòêàçíîé ðà-
áîòû Ð) ïîëàãàåì, ÷òî âñå âåòâè òåðìîýëåìåíòîâ ÒÝÓ,
â òîì ÷èñëå è êàñêàäû, ñîåäèíåíû ýëåêòðè÷åñêè ïî-
ñëåäîâàòåëüíî, ïðè÷åì âûõîä èç ñòðîÿ ëþáîãî òåðìî-
ýëåìåíòà (âåòâè) ïðèâîäèò ê âûõîäó èç ñòðîÿ ìîäóëÿ,
êàñêàäà è óñòðîéñòâà â öåëîì.
Ñîáûòèÿ, çàêëþ÷àþùèåñÿ â âûõîäå òåðìîýëåìåí-
òîâ èç ñòðîÿ, ïðèíèìàþòñÿ íåçàâèñèìûìè [1]. Êðîìå
òîãî, êàæäûé êàñêàä ðàáîòàåò â ðàçëè÷íûõ òåìïåðà-
òóðíûõ óñëîâèÿõ, ÷òî íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü ïðè îöåí-
êå ïîêàçàòåëåé íàäåæíîñòè êàñêàäíîãî ÒÝÓ çàäàí-
íîé êîíñòðóêöèè â ðåæèìå Q0max.
Äëÿ ðåøåíèÿ ïîñòàâëåííîé çàäà÷è âîñïîëüçóåì-
ñÿ èçâåñòíûìè ñîîòíîøåíèÿìè, â êîòîðûå ñ ñîîòâåò-
ñòâóþùèìè êàñêàäàì èíäåêñàìè âõîäÿò ñëåäóþùèå
âåëè÷èíû:
Imax � ìàêñèìàëüíûé ðàáî÷èé òîê;
å � êîýôôèöèåíò òåðìîýäñ âåòâè òåðìîýëåìåíòà;
R � ýëåêòðè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå âåòâè òåðìî-
ýëåìåíòà;
 � îòíîñèòåëüíûé ðàáî÷èé òîê, Â=I/Imax;
Q � îòíîñèòåëüíûé ïåðåïàä òåìïåðàòóðû;
∆Òmax � ìàêñèìàëüíûé ïåðåïàä òåìïåðàòóðû.
Õàðàêòåðíûìè òåìïåðàòóðàìè äâóõêàñêàäíîãî
ÒÝÓ ÿâëÿþòñÿ:
Ò0 � òåìïåðàòóðà òåïëîïîãëîùàþùåãî ñïàÿ ïåð-
âîãî êàñêàäà;
Ò1 � ïðîìåæóòî÷íàÿ òåìïåðàòóðà (òåìïåðàòóðà
ìåæäó êàñêàäàìè);
Ò � òåìïåðàòóðà òåïëîâûäåëÿþùåãî ñïàÿ âòîðî-
ãî êàñêàäà.
Õîëîäîïðîèçâîäèòåëüíîñòü äâóõêàñêàäíîãî ÒÝÓ
îïðåäåëÿåòñÿ ïåðâûì êàñêàäîì è âû÷èñëÿåòñÿ ïî
ôîðìóëå
2 2
0 1 max1 1 1 1 1(2 ),Q n I R B B= − − Θ (1)
Ïîñëåäîâàòåëüíîå ýëåêòðè÷åñêîå ñîåäèíåíèå êàñ-
êàäîâ îïðåäåëÿåò ðàâåíñòâî ðàáî÷èõ òîêîâ â êàñêà-
äàõ, ò. å.
Imax1Â1=Imax2Â2. (2)
Îáùèé ïåðåïàä òåìïåðàòóðû íà äâóõêàñêàäíîì
ÒÝÓ ñêëàäûâàåòñÿ èç ïåðåïàäîâ òåìïåðàòóðû â êàñ-
êàäàõ ∆Ò1=Ò1�Ò0 è ∆Ò2=Ò�Ò1:
∆Ò=∆Ò1+∆Ò2=∆Òmax1Q1+∆Òmax2Q2, (3)
ãäå
1
2
max 2
.
T T
T
−
Θ =
∆
Ê. ò. í. Â. Ï. ÇÀÉÊÎÂ, ê. ò. í. Ë. À. ÊÈÍØÎÂÀ,
Ë. Ä. ÊÀÇÀÍÆÈ, Ë. Ô. ÕÐÀÌÎÂÀ
Óêðàèíà, ã. Îäåññà, ÍÈÈ «Øòîðì»
ãäå 1 0
max1
1
;
e T
I
R
=
1 0
1
max1
.
T T
T
−Θ =
∆
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 5
35
ÎÁÅÑÏÅ×ÅÍÈÅ ÒÅÏËÎÂÛÕ ÐÅÆÈÌÎÂ
Óñëîâèå òåïëîâîãî ñîïðÿæåíèÿ êàñêàäîâ ìîæíî
çàïèñàòü â âèäå
Q02=W1+Q0, (4)
Ïîäñòàâèâ âûðàæåíèÿ (1)�(3) â (4), ïîëó÷èì
2 3 max1
1 1 1
0 max 2
1
max1
1
0
2 2
,
2
T T
B b B c B a
T T
C
T
d B a
T
∆ ∆− + −
∆
=
∆−
(5)
Èç óñëîâèÿ 1
1
0
dC
dB
= ïîëó÷èì óðàâíåíèå äëÿ îï-
ðåäåëåíèÿ îïòèìàëüíîãî îòíîñèòåëüíîãî ðàáî÷åãî
òîêà ïåðâîãî êàñêàäà Â1îïò, ñîîòâåòñòâóþùåãî ìàê-
ñèìóìó õîëîäîïðîèçâîäèòåëüíîñòè äâóõêàñêàäíîãî
ÒÝÓ çàäàííîé êîíñòðóêöèè:
3 2
1 1 1 0,AB ÁB LB D− + − = (6)
Ñ ïîãðåøíîñòüþ íå áîëåå 1% âûðàæåíèå (6) ìîæ-
íî óïðîñòèòü è ïðåäñòàâèòü â âèäå êâàäðàòíîãî óðàâ-
íåíèÿ
2
1 1Á 0.B LB D− + = (7)
Òî÷íîå çíà÷åíèå Ò1 ìîæíî ïîëó÷èòü èñïîëüçóÿ ìå-
òîä ïîñëåäîâàòåëüíûõ ïðèáëèæåíèé, óòî÷íÿÿ îñíîâ-
íûå çíà÷èìûå ïàðàìåòðû äâóõêàñêàäíîãî ÒÝÓ Â1,
Â2, Θ1, Θ2 ñ ó÷åòîì òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè ïà-
ðàìåòðîâ. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ ðåçóëüòàòà äîñòàòî÷íî äâóõ-
òðåõ ïðèáëèæåíèé.
Ñ ó÷åòîì [2, 3] îòíîñèòåëüíóþ âåëè÷èíó èíòåí-
ñèâíîñòè îòêàçîâ äâóõêàñêàäíîãî ÒÝÓ ìîæíî çàïè-
ñàòü â âèäå
2
2 max1
1 1 1 1 1 1
0
12
0 max1
1
0
2
2 max 2
2 2 2 2 2 1
1
22
max 2
2
1
( )
1
( )
,
1
T
T
T
n B C B
T
k
T
T
T
n B C B
T
k
T
T
Σ
∆Θ + + Θ λ = +
λ ∆+ Θ
∆Θ + + Θ
+
∆+ Θ
(8)
Ðàñ÷åòû îñíîâíûõ çíà÷èìûõ ïàðàìåòðîâ ÒÝÓ
ïðîâîäèëèñü äëÿ êîíôèãóðàöèè âåòâåé l/s=10 (l, s �
äëèíà è ïëîùàäü ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ âåòâè, ñîîò-
âåòñòâåííî) ïðè óñðåäíåííîì çíà÷åíèè ýôôåêòèâíî-
ñòè òåðìîýëåêòðè÷åñêîãî ìîäóëÿ zì=2,5·10�3 1/Ê. Ðå-
çóëüòàòû ðàñ÷åòîâ äëÿ ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèé îòíîøå-
íèÿ ÷èñëà òåðìîýëåìåíòîâ â êàñêàäàõ n1/n2 ïðè ïî-
ñòîÿííîì n1 ñâåäåíû â òàáëèöó.
Àíàëèç ïîëó÷åííûõ äàííûõ ïîêàçàë, ÷òî ñ óìåíü-
øåíèåì âåëè÷èíû n1/n2 îñíîâíûå ïàðàìåòðû ÒÝÓ
èçìåíÿþòñÿ ñëåäóþùèì îáðàçîì:
� ïðîìåæóòî÷íàÿ òåìïåðàòóðà Ò1 óìåíüøàåòñÿ
(ðèñ. 1);
� âåëè÷èíà îòíîñèòåëüíîãî ðàáî÷åãî òîêà â êàñ-
êàäàõ óâåëè÷èâàåòñÿ;
� îòíîñèòåëüíûé ïåðåïàä òåìïåðàòóðû â ïåðâîì
êàñêàäå óìåíüøàåòñÿ, âî âòîðîì � óâåëè÷èâàåòñÿ;
� ìàêñèìàëüíàÿ îòíîñèòåëüíàÿ õîëîäîïðîèçâî-
äèòåëüíîñòü ïåðâîãî êàñêàäà Ñ1max óâåëè÷èâàåòñÿ;
� èíòåíñèâíîñòü îòêàçîâ óâåëè÷èâàåòñÿ;
� âåðîÿòíîñòü áåçîòêàçíîé ðàáîòû óìåíüøàåòñÿ.
Ñ ðîñòîì ïåðåïàäà òåìïåðàòóðû íà ÒÝÓ â äèàïà-
çîíå ∆Ò=60�80 Ê ïðè n1/n2=const ïðîèñõîäèò ñëå-
äóþùåå:
� ïðîìåæóòî÷íàÿ òåìïåðàòóðà Ò1 è îòíîñèòåëü-
íûé ïåðåïàä òåìïåðàòóðû âî âòîðîì êàñêàäå Θ2 ïðàê-
òè÷åñêè íå èçìåíÿþòñÿ;
� îòíîñèòåëüíûé ïåðåïàä òåìïåðàòóðû â ïåðâîì
êàñêàäå Θ1 óâåëè÷èâàåòñÿ;
� âåëè÷èíà Ñ1max óìåíüøàåòñÿ;
� èíòåíñèâíîñòü îòêàçîâ íåçíà÷èòåëüíî óâåëè÷è-
âàåòñÿ;
� âåðîÿòíîñòü áåçîòêàçíîé ðàáîòû ÒÝÓ óìåíü-
øàåòñÿ.
õîëîäîïðîèçâîäèòåëüíîñòü âòîðîãî êàñêàäà,
2 2
02 2 max 2 2 2 2 2(2 );Q n I R B B= − − Θ
ìîùíîñòü ïîòðåáëåíèÿ ïåðâîãî êàñêàäà,
2 max1
1 1 max1 1 1 1 1
0
2 ( ).
T
W n I R B B
T
∆= + Θ
ãäå Q02 �
W1 �
ãäå Ñ1 � îòíîñèòåëüíàÿ òåïëîâàÿ íàãðóçêà ïåðâîãî êàñêàäà,
2
1 max1 1
2
2 max 2 2
;
n I R
a
n I R
=
max1 max1
max 2 max 2
;
I T
b
I T
∆= +
∆
2
max1 max1 max1
2
max 2 0 max 2
4 2 ;
T T I
c a a
T T I
∆ ∆= + + +
∆
max1
max 2
.
T
d a
T
∆= +
∆
0
1 2
1 max1 1
;
Q
C
n I R
=
ãäå
2
2 max1
0
4 ;
T
A a
T
∆=
2
max1 max1 max1 max1
2
0 max 2 0 max 2
Á 4 5 4 ;
T T T I
a a
T T T I
∆ ∆ ∆= + + + ∆
max1
max 2
;
T
L a c
T
∆= + ∆
max1 max1 max1 max1
max 2 max 2 max 2 0 max 2
.
I T T T T
D a a
I T T T T
∆ ∆ ∆ ∆= + + − ∆ ∆ ∆
ãäå λ0 �
Ñ2 �
kÒ1, kÒ2 �
íîìèíàëüíàÿ èíòåíñèâíîñòü îòêàçîâ;
îòíîñèòåëüíàÿ òåïëîâàÿ íàãðóçêà âòîðîãî êàñêàäà,
0 1
2 2
2 max 2 2
;
Q W
C
n I R
+=
êîýôôèöèåíò çíà÷èìîñòè, ó÷èòûâàþùèé âëèÿíèå ïî-
íèæåííîé òåìïåðàòóðû.
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 5
36
ÎÁÅÑÏÅ×ÅÍÈÅ ÒÅÏËÎÂÛÕ ÐÅÆÈÌÎÂ
Â1 Â2 I, À Θ1 Θ2 n2/n1 T1, Ê
0 1n
Σλ
λ
λΣ, 10
�8
1/÷ Ð C1 Q0max, Âò
∆T=60 K
0,48 0,42 2,1 0,65 0,19 1,00 282 0,08 2,04 0,9998 0,07 0,12
0,59 0,55 2,7 0,46 0,35 0,67 270 0,18 4,87 0,9995 0,23 0,41
0,66 0,63 3,0 0,38 0,44 0,50 264 0,41 11,13 0,9989 0,33 0,59
0,72 0,76 3,4 0,25 0,59 0,33 255 1,16 31,33 0,9969 0,50 0,88
0,82 0,84 3,8 0,14 0,72 0,20 249 2,76 74,49 0,9926 0,68 1,19
0,91 0,92 4,3 0,04 0,84 0,10 242 7,67 207,11 0,9795 0,87 1,52
∆T=70 K
0,58 0,54 2,7 0,70 0,33 0,67 271 0,23 6,21 0,9994 0,09 0,15
0,69 0,61 3,1 0,62 0,43 0,50 265 0,46 12,33 0,9988 0,20 0,32
0,73 0,73 3,3 0,46 0,57 0,33 256 1,07 29,00 0,9971 0,35 0,56
0,88 0,79 3,6 0,34 0,69 0,20 249 2,33 63,00 0,9937 0,55 0,82
0,92 0,90 4,2 0,22 0,84 0,10 242 7,20 194,00 0,9808 0,71 1,14
∆T=80 K
0,70 0,61 3,0 0,84 0,42 0,50 264 0,54 14,60 0,9985 0,07 0,10
0,79 0,72 3,5 0,70 0,57 0,33 256 1,19 32,18 0,9968 0,21 0,31
0,86 0,81 3,8 0,57 0,71 0,20 249 2,70 72,80 0,9927 0,35 0,52
0,92 0,90 4,1 0,45 0,84 0,10 242,5 7,40 199,60 0,9802 0,50 0,72
∆T=0 K
0,41 0,46 2,2 �0,32 0,40 1,00 266 0,13 3,42 0,9997 0,40 1,16
0,59 0,69 3,3 �0,40 0,54 0,50 258 0,99 26,80 0,9973 0,75 2,20
0,68 0,80 3,8 �0,45 0,63 0,33 252 2,33 62,80 0,9937 0,97 2,90
0,76 0,92 4,2 �0,50 0,73 0,20 247 5,65 152,50 0,9849 1,18 3,38
0,82 1,02 4,5 �0,55 0,85 0,10 243 14,20 382,00 0,9625 1,37 3,85
Îñíîâíûå ïàðàìåòðû äâóõêàñêàäíîãî ÒÝÓ ïðè Ò=300 Ê, Q0=0,1 Âò, n1=9
Ñ òî÷êè çðåíèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ
íàèáîëüøèé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿåò ðåæèì òåïëîâîãî
íàñîñà, ò. å. ïðè ∆Ò=0 Ê. Â ýòîì ðåæèìå ïðè óìåíü-
øåíèè âåëè÷èíû n1/n2 ïðîèñõîäèò ñëåäóþùåå:
� ïðîìåæóòî÷íàÿ òåìïåðàòóðà Ò1 óìåíüøàåòñÿ
(ñì. ðèñ. 1);
� âåëè÷èíà îòíîñèòåëüíîãî ðàáî÷åãî òîêà â êàñ-
êàäàõ óâåëè÷èâàåòñÿ (ðèñ. 2);
Â
0,8
0,6
0,4
0,1 0,3 0,5 0,7 n1/n2
Â2
Â1
Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü îòíîñèòåëüíîãî ðàáî÷åãî òîêà â êàñ-
êàäàõ îò âåëè÷èíû îòíîøåíèÿ n1/n2 â ðåæèìå òåïëîâî-
ãî íàñîñà
∆T=0 K, T=300 K
Òàê êàê âûðàæåíèå äëÿ îòíîñèòåëüíîé âåëè÷èíû
ìàêñèìàëüíîé õîëîäîïðîèçâîäèòåëüíîñòè íîñèò îáîá-
ùåííûé õàðàêòåð, îíî ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü âåëè÷èíó
ìàêñèìàëüíîé õîëîäîïðîèçâîäèòåëüíîñòè ïðè ëþáîì
çíà÷åíèè n1 è l/s. Òàê, ïðè n1=9, l/s=10 è n1/n2=0,5:
∆Ò=60 Ê, Q0max=0,6 Âò;
∆Ò=70 Ê, Q0max=0,33 Âò;
∆Ò=80 Ê, Q0max=0,1 Âò.
T1, K
280
270
260
250
240
0,1 0,3 0,5 0,7 n1/n2
Ò=300 Ê
Ðèñ. 1. Çàâèñèìîñòü ïðîìåæóòî÷íîé òåìïåðàòóðû îò
âåëè÷èíû îòíîøåíèÿ n1/n2 ïðè ∆T=60�80 Ê â ðåæèìå
Q0max (1) è â ðåæèìå òåïëîâîãî íàñîñà (2)
1
2
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2009, ¹ 5
37
ÎÁÅÑÏÅ×ÅÍÈÅ ÒÅÏËÎÂÛÕ ÐÅÆÈÌÎÂ
� îòíîñèòåëüíûé ïåðåïàä òåìïåðàòóðû â ïåðâîì
êàñêàäå, õîòÿ è èìååò îòðèöàòåëüíîå çíà÷åíèå (èç-çà
îáðàòíîãî ïåðåïàäà òåìïåðàòóðû), óìåíüøàåòñÿ ïî àá-
ñîëþòíîé âåëè÷èíå, à âî âòîðîì êàñêàäå óâåëè÷èâà-
åòñÿ (ðèñ. 3, à);
� âåëè÷èíà Ñ1max óâåëè÷èâàåòñÿ è ïðè n1/n2=0,1
äîñòèãàåò çíà÷åíèÿ 1,37 (ðèñ. 3, á), ÷òî ïðåâûøàåò
ìàêñèìàëüíóþ õîëîäîïðîèçâîäèòåëüíîñòü îäíîêàñ-
êàäíîãî ÒÝÓ íà 37% (äëÿ îäíîêàñêàäíîãî ÒÝÓ ïðè
Ò=300 Ê, ∆Ò=0, l/s=10: Â=1, θ=0, n=9, Å=0,5, Ñmax=1,
Q0max=3 Âò);
� ïî ñðàâíåíèþ ñ ðåæèìàìè, êîãäà ∆Ò>0, èíòåí-
ñèâíîñòü îòêàçîâ ðàñòåò (ñîîòíîøåíèå
0 1n
Σλ
λ
íîñèò
îáîáùåííûé õàðàêòåð, ò. ê. ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü èí-
òåíñèâíîñòü îòêàçîâ ÒÝÓ ñ ëþáûì êîëè÷åñòâîì òåð-
ìîýëåìåíòîâ â ïåðâîì êàñêàäå (ðèñ. 4, à) � òàê, ïðè
n1=9, n1/n2=0,5 λΣ=27·10�8 1/÷);
� âåðîÿòíîñòü áåçîòêàçíîé ðàáîòû óìåíüøàåòñÿ,
ïðè÷åì ïðè n1/n2<0,33 íàáëþäàåòñÿ åå ðåçêîå óìåíü-
øåíèå (ðèñ. 4, á).
***
Òàêèì îáðàçîì, ïðåäëîæåíà è ðàññìîòðåíà ìî-
äåëü âçàèìîñâÿçè ïîêàçàòåëåé íàäåæíîñòè äâóõêàñ-
êàäíîãî ÒÝÓ çàäàííîé êîíñòðóêöèè ñ åãî îñíîâíû-
ìè çíà÷èìûìè ïàðàìåòðàìè ïðè ïîñëåäîâàòåëüíîì
ýëåêòðè÷åñêîì ñîåäèíåíèè êàñêàäîâ â ðåæèìå Q0max.
Ïîëó÷åííûå ñîîòíîøåíèÿ ïîçâîëÿþò îöåíèòü èíòåí-
ñèâíîñòü îòêàçîâ è âåðîÿòíîñòü áåçîòêàçíîé ðàáîòû,
0 1n
Σλ
λ
10
5
0
0,1 0,3 0,5 0,7 n1/n2
∆T=0 K, T=300 K
îïðåäåëèòü ìàêñèìàëüíóþ õîëîäîïðîèçâîäèòåëüíîñòü
ÒÝÓ â çàâèñèìîñòè îò îòíîøåíèÿ êîëè÷åñòâà òåðìî-
ýëåìåíòîâ â ñìåæíûõ êàñêàäàõ ñ ó÷åòîì òåìïåðà-
òóðíîé çàâèñèìîñòè îñíîâíûõ ïàðàìåòðîâ.
Ïîëó÷åííûå ñîîòíîøåíèÿ ïîçâîëÿþò òàêæå ïðî-
àíàëèçèðîâàòü ðàáîòó äâóõêàñêàäíîãî ÒÝÓ â ðåæè-
ìå òåïëîâîãî íàñîñà (ïðè ∆Ò=0 Ê). Óñòàíîâëåíî, ÷òî
â òàêîì ðåæèìå ïðè èñïîëüçîâàíèè äâóõêàñêàäíîãî
ÒÝÓ ìîæíî ïîëó÷èòü çíà÷èòåëüíî áîëüøóþ, ÷åì â
îäíîêàñêàäíîì âàðèàíòå, õîëîäîïðîèçâîäèòåëüíîñòü
ïðè n1/n2<0,33. Âåëè÷èíà èíòåíñèâíîñòè îòêàçîâ äâóõ-
êàñêàäíîãî ÒÝÓ, ðàáîòàþùåãî â ðåæèìå òåïëîâîãî
íàñîñà, ïðàêòè÷åñêè â äâà ðàçà áîëüøå, ÷åì ïðè ðà-
áîòå â ðåæèìå îõëàæäåíèÿ ïðè ∆Ò=60 Ê.
Ïðèâåäåííûå äàííûå ïîçâîëÿþò ïðîãíîçèðîâàòü
ïîêàçàòåëè íàäåæíîñòè äâóõêàñêàäíûõ ÒÝÓ çàäàí-
íîé êîíñòðóêöèè â ðàçëè÷íûõ óñëîâèÿõ ýêñïëóàòà-
öèè è âåñòè îïòèìèçèðîâàííîå ïðîåêòèðîâàíèå ÐÝÀ
ñ èñïîëüçîâàíèåì ÒÝÓ.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Ëåîíòüåâ Ë. Ï. Ââåäåíèå â òåîðèþ íàäåæíîñòè ðàäèîýëåêò-
ðîííîé àïïàðàòóðû.� Ðèãà: ÀÍ ËÑÑÐ, 1963.
2. Ìîèñååâ Â. Ô., Çàéêîâ Â. Ï. Âëèÿíèå ðåæèìà ðàáîòû îõ-
ëàæäàþùåãî òåðìîýëåìåíòà íà ïîêàçàòåëè íàäåæíîñòè òåðìîýëåê-
òðè÷åñêîãî óñòðîéñòâà // Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåê-
òðîííîé àïïàðàòóðå.� 2001.� ¹ 4�5.� Ñ. 30�32.
3. Çàéêîâ Â. Ï., Êèíøîâà Ë. À., Ìàð÷åíêî Â. È. Âëèÿíèå òåï-
ëîâîé íàãðóçêè íà ïîêàçàòåëè íàäåæíîñòè òåðìîýëåêòðè÷åñêîãî
óñòðîéñòâà // Òåïëîâûå ðåæèìû è îõëàæäåíèå ÐÝÀ.� 2003.�
Âûï. 1.� Ñ. 56�62.
Ñ1max
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,1 0,3 0,5 0,7 n1/n2
∆T=0 K, T=300 K
Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòü îòíîñèòåëüíûõ çíà÷åíèé ïåðåïàäà
òåìïåðàòóðû â êàñêàäàõ (à) è ìàêñèìàëüíîé õîëîäîïðî-
èçâîäèòåëüíîñòè (á) äâóõêàñêàäíîãî ÒÝÓ îò âåëè÷èíû
îòíîøåíèÿ n1/n2 â ðåæèìå òåïëîâîãî íàñîñà
Θ
0,8
0,6
0,4
�0,4
�0,6
0 0,2 0,4 0,6 0,8 n1/n2
Θ2
Θ1
∆T=0 K, T=300 K
≈
à)
á) Ð
0,99
0,98
0,97
0,96
0,95
0 0,2 0,4 0,6 0,8 n1/n2
∆T=0 K, T=300 K, n1=9
Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòü îòíîñèòåëüíîé âåëè÷èíû èíòåí-
ñèâíîñòè îòêàçîâ (à) è âåðîÿòíîñòè áåçîòêàçíîé ðàáîòû
(á) äâóõêàñêàäíîãî ÒÝÓ îò âåëè÷èíû îòíîøåíèÿ n1/n2 â
ðåæèìå òåïëîâîãî íàñîñà
à)
á)
|