Диффузорные явления приводят к отрыву потока от обеих стенок, при этом отрыв от внутренней стенки усиливается стремлением потока двигаться по инерции в изогнутом участке по направлению к внешней стенке. Образованная вследствие отрыва от внутренней стенки вихревая зона распространяется далеко вперед и вширь, существенно сокращая сечение основного потока.

Появлением центробежной силы и наличием пограничного слоя у стенок объясняется возникновение в изогнутой трубе вторичного поперечного течения, образование парного вихря, который налагается на главный поток, параллельный оси канала, и придает линиям потока винтообразную форму.

Основная часть потерь давления в изогнутых трубах вызывается вихреобразованием у внутренней стенки. Это вихреобразование определяет в основном и характер распределения скоростей за поворотом.

Коэффициент сопротивления изогнутых труб и структура потока в них изменяются под влиянием как факторов, определяющих .степень турбулентного потока (число Рейнольдса, относительная шероховатость стенок, условия входа), так и формы трубы (угол поворота, относительный радиус закругления, относительная вытянутость поперечного сечения, отношение площадей входа и выхода).

При подсчете коэффициента сопротивления для теплоотводов из оребренных профилей трудно составить полную картину течения при разветвлении потока. Поэтому согласно [3.10] коэффициент сопротивления берется приблизительно равным 1.

Суммарные потери в трубопроводе определяют как сумму местных и линейных потерь:

АН=АН, , + АН ,. (7.14)

Такое суммирование потерь возможно при вьшолнении двух условий. Во-первых, расстояния между местными сопротивлениями должны быть достаточно большими (например, не менее 10 калибров), чтобы исключить взаимное их влияние. Во-вторых, местное сопротивление должно определяться с учетом его влияния на линейные потери в соседних участках трубопровода.

В настоящей работе при суммировании потерь давления в межреберных каналах для упрощения расчета влияние местного сопротивления на линейные потери в сёседних участках трубопровода не учитывалось.

Потери напора, обусловленные ускорением потока вследствие изменения температуры и объема воздуха в межреберном канале,

AH, = pWJ-piWl (7.15)

где Wi и W2-средние скорости, м/с; и рз-плотность воздуха во входном И выходном сечениях потока, кг/м.

Вследствие незначительного изменения температуры и объема воздуха в межреберных каналах при расчетах эти потери напора иногда не учитываются.

Потери напора, вызванные сопротивлением самотяги,

АЯ,= +я(р-ро)Л, (7.16)

где р и ро-средние плотности охлаждаюгцего воздуха и воздуха окружающей среды, кг/м; h-расстояние по вертикали между входом и выходом теплоносителя, м.

Знак плюс в формуле берется при движении теплоносителя сверху вниз, знак минус-при движении его снизу вверх. Это означает, что при подаче в охладитель воздуха вниз общее сопротивление движению теплоносителя увеличивается на величину АНс, а при подаче вверх уменьшается на АН. Для замкнутых систем, где теплоотводы охладителя не сообщаются с окружающей средой, АНс = 0.

Процессы ускорения и самотяги оказывают заметное влияние на уровень сопротивления лишь при ламинарном режиме течения воздуха в межреберных каналах. В большинстве ПУ охладители работают в условиях форсированного принудительного воздушного охлаждения с турбулентным режимом течения воздуха в межреберных каналах. В этих условиях изменение температуры и плотности воздуха в межреберных каналах охладителя весьма незначительно, поэтому влияние процессов ускорения потока и самотяги можно не учитывать.

Таким образом, при неустановившемся течении воздуха аэродинамическое сопротивление охладителя имеет сложную природу, обусловленную одновременным протеканием нескольких физических процессов в межреберных каналах. С ростом скорости движения воздуха преобладающее влияние на сопротивление начинают оказывать процессы гидродинамического трения и преодоления местных сопротивлений, связанные с уровнем кинетической энергии потока.

В качестве примера проведен расчет аэродинамического сопротивления оребренных профилей теплоотводов БК154, БК155, ПС885-873, ПС885-874, ПС885-875, охладителей СПП воздушных систем охлаждения, выпускаемых по ТУ 16.729.377-82.

Расчет а- одинамического сопротивления проводится по следующей схеме.

Условия окружающей среды: Г=20° С; р=1,25 кг/м; v = 0,15 • 10~* м/с; Жвх = 6ч/с; d=4f/n, где/-плотность поперечного сечения межреберного канала; 77-смоченный жидкостью периметр; -эквивалентный диаметр. 310

Имеем •

Для 2300<Re<10 XARe" Л = 0,316 м=0,25;

определяем

где 4-длина межреберного канала. .

Далее имеем .

АЯ,р = ЛЯ,+Х„р

м. вх ~ 0,5,

; АЯз, = 0,5р; ...«,=/(g); " " .

Для теплоотводов охладителей ПС885-844 и ПС885-875

эм. отв *э -*-*-м. отв Sm. отв 2

Результаты расчета аэродинамического сопротивления теплоотводов охладителей и сравнение с экспериментальными данными приведены в табл. 7.9.

7.4. ЖИДКОСТНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ СПП

Наряду с воздупшым охлаждением широкое применение в полупроводниковых преобразовательных агрегатах нашли системы жидкостного охлаждения. Теплоемкость жидких теплоносителей гораздо выше, чем газообразных, поэтому системы жидкостного охлаждения более эффективны, чем системы воздушного охлаждения. Однако создание таких систем, как правило, более сложных и менее надежных, требует решения ряда конструктивных проблем. Исследование ряда жидких теплоносителей (вода, трансформаторное масло, этиловый спирт, глицерин, различные сложные композиции) [7.11] показало, что тепловая мощность, переносимая перечисленными теплоносителями, максимальна у воды. Поэтому именно вода получила самое широкое распространение в качестве теплоносителя.