Коаксиальная тепловая труба для охлаждения отражателя лазера

Коаксиальная тепловая труба для охлаждения отражателя лазера

Описаны результаты разработки и исследования коаксиальной тепловой трубы для охлаждения отражателя твердотельного лазера. Показано, что система охлаждения, функционирующая по испарительно-конденсационному принципу, позволяет обеспечить равномерность температуры охлаждаемой поверхности при низком тер...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2014
Hauptverfasser: Гершуни, А.Н., Нищик, А.П.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України 2014
Schriftenreihe:Технология и конструирование в электронной аппаратуре
Schlagworte:
Обеспечение тепловых режимов
Online Zugang:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70554
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:Коаксиальная тепловая труба для охлаждения отражателя лазера / А.Н. Гершуни, А.П. Нищик // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 2-3. — С. 37-41. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-70554
record_format dspace
spelling irk-123456789-705542017-04-10T13:25:51Z Коаксиальная тепловая труба для охлаждения отражателя лазера Гершуни, А.Н. Нищик, А.П. Обеспечение тепловых режимов Описаны результаты разработки и исследования коаксиальной тепловой трубы для охлаждения отражателя твердотельного лазера. Показано, что система охлаждения, функционирующая по испарительно-конденсационному принципу, позволяет обеспечить равномерность температуры охлаждаемой поверхности при низком термическом сопротивлении 0,03 К/Вт. Наведено результати розробки та дослідження коаксіальної теплової труби для охолодження відбивача твердотільного лазера. Система охолодження, яка функціонує за випаровувально-конденсаційним принципом, дозволяє забезпечити рівномірність температури охолоджуваної поверхні при низькому термічному опорі. The paper presents the development and research results for coaxial heat designed for cooling reflector of a solid-state laser. A coaxial cylindrical heat pipe, designed to cool the laser reflector, provides that the temperature of the heat-removing surface does not exceed 120°C at any orientation in the gravitational field, if the heat is removed by forced convection of air with the temperature of 60°C in a pulsed mode of heat flow supply of 300 W. Thermal resistance of the developed heat pipe is 0,03 K/W, the specific thermal resistance — 1,1•10⁻³ m²•К/W. The developed cooling system based on the evaporation-condensation principle, allows ensuring temperature uniformity of the cooling surface at low thermal resistance. 2014 Article Коаксиальная тепловая труба для охлаждения отражателя лазера / А.Н. Гершуни, А.П. Нищик // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 2-3. — С. 37-41. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 2225-5818 DOI: 10.15222/TKEA2014.2-3.37 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70554 621.3.032.42:621.378.8.038.825 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре 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
Гершуни, А.Н.
Нищик, А.П.
Коаксиальная тепловая труба для охлаждения отражателя лазера
Технология и конструирование в электронной аппаратуре
description Описаны результаты разработки и исследования коаксиальной тепловой трубы для охлаждения отражателя твердотельного лазера. Показано, что система охлаждения, функционирующая по испарительно-конденсационному принципу, позволяет обеспечить равномерность температуры охлаждаемой поверхности при низком термическом сопротивлении 0,03 К/Вт.
format Article
author Гершуни, А.Н.
Нищик, А.П.
author_facet Гершуни, А.Н.
Нищик, А.П.
author_sort Гершуни, А.Н.
title Коаксиальная тепловая труба для охлаждения отражателя лазера
title_short Коаксиальная тепловая труба для охлаждения отражателя лазера
title_full Коаксиальная тепловая труба для охлаждения отражателя лазера
title_fullStr Коаксиальная тепловая труба для охлаждения отражателя лазера
title_full_unstemmed Коаксиальная тепловая труба для охлаждения отражателя лазера
title_sort коаксиальная тепловая труба для охлаждения отражателя лазера
publisher Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
publishDate 2014
topic_facet Обеспечение тепловых режимов
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70554
citation_txt Коаксиальная тепловая труба для охлаждения отражателя лазера / А.Н. Гершуни, А.П. Нищик // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 2-3. — С. 37-41. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.
series Технология и конструирование в электронной аппаратуре
work_keys_str_mv AT geršunian koaksialʹnaâteplovaâtrubadlâohlaždeniâotražatelâlazera
AT niŝikap koaksialʹnaâteplovaâtrubadlâohlaždeniâotražatelâlazera
first_indexed 2025-07-05T19:45:16Z
last_indexed 2025-07-05T19:45:16Z
_version_ 1836837468341534720
fulltext Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 2–3 37 ÎÁÅÑÏÅЧÅÍÈÅ ÒÅÏËÎÂÛÕ ÐÅÆÈÌΠÓÄÊ 621.3.032.42:621.378.8.038.825 К. ò. í. А. Н. ГЕРШУНИ, к. ò. í. А. П. НИЩИК Óêðàèíà, НТÓÓ «Кèевсêèй полèтехíèчесêèй èíстèтут» E-mail: politekhins@gmail.com КОАКСИАЛЬНАЯ ТЕПЛОВАЯ ТРÓБА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ОТРАЖАТЕЛЯ ЛАЗЕРА Шèðоêое пðèмеíеíèе твеðдотельíых оптè- чесêèх êвàíтовых геíеðàтоðов (ÎКГ), èлè лà- зеðов, вызвàло íеобходèмость èíтеíсèвíого отводà теплоты от íàгðетых чàстей пðèбоðов. Использовàíèе жèдêостíых теплоíосèтелей че- тыðех поêолеíèй (водà è состàвы íà ее осíове; этèлеíглèêолевые ðàствоðы, спèðтооêтàíовые è фосфоðоðгàíèчесêèе жèдêостè; êðемíèйоð- гàíèчесêèе è фтоðоðгàíèчесêèе жèдêостè, эфè- ðы угольíой êèслоты; теплоíосèтелè íà осíо- ве êðемíèйоðгàíèчесêèх жèдêостей è эфèðов угольíой êèслоты) пðèвело ê улучшеíèю хà- ðàêтеðèстèê ОКГ [1—4]. В то же вðемя сèсте- мы водяíого (жèдêостíого) охлàждеíèя чàсто ðàссмàтðèвàются êàê íеудобíые пðè пðàêтèче- сêом èспользовàíèè вследствèе существеííых èх íåдîñòàòêîâ [5]. Äîñòîèíñòâà êîíòàêòíîãî ñïî- собà охлàждеíèя элемеíтов ОКГ зàêлючàются в возможíостè пðостðàíствеííого ðàзделеíèя èсточíèêà è стоêà теплоты, в пðèíцèпèàльíой возможíостè ðàзвèтèя повеðхíостè охлàждеíèя вíе зоíы тепловыделеíèя, в повышеíèè безо- пàсíостè è íàдежíостè èз-зà отсутствèя жèд- êостè в ðàбочей зоíе пðèбоðà è отêàзà от под- вèжíых детàлей è ðàзъемíых соедèíеíèй в сè- стеме охлàждеíèя [6—10], что хàðàêтеðíо для жèдêостíых сèстем. К íедостàтêàм êоíтàêтíого способà охлàждеíèя отíосятся íеðàвíомеðíость темпеðàтуðы повеðхíостè охлàждàемых элемеí- тов, большое теðмèчесêое сопðотèвлеíèе тепло- водов, дополíèтельíое увелèчеíèе мàссы è гà- бàðèтов èз-зà íàлèчèя моíолèтíых метàллèче- сêèх тепловодов. Аíàлèз особеííостей ðàботы ОКГ è воз- можíостей èзвестíых способов èх охлàждеíèя, вêлючàя êоíвеêтèвíый (гàзовый è жèдêостíой) è êоíтàêтíый (êоíдуêтèвíый), à тàêже èх êом- бèíàцèè, поêàзывàет, что тðебуемые тепловые ðежèмы дàííых пðèбоðов могут быть обеспече- Описаíы резульòаòы разрабоòки и исследоваíия коаксиальíой òепловой òрубы для охлаждеíия оòражаòеля òвердоòельíого лазера. Показаíо, чòо сисòема охлаждеíия, фуíкциоíирующая по испариòельíо-коíдеíсациоííому приíципу, позволяеò обеспечиòь равíомерíосòь òемпераòуры охлаждаемой поверхíосòи при íизком òермическом сопроòивлеíии 0,03 К/Вò. Ключевые слова: оòражаòель лазера, сисòема охлаждеíия, коаксиальíая òепловая òруба. íы эффеêтèвíымè теплопеðедàющèмè устðой- ствàмè — тепловымè тðубàмè (ÒÒ). Рàботàют оíè по èспàðèтельíо-êоíдеíсàцèоííому пðèí- цèпу [11, 12], что дàет возможíость сохðàíèть положèтельíые свойствà êоíтàêтíого способà пðè одíовðемеííом устðàíеíèè ðядà его суще- ствеííых íедостàтêов. Пðèмеíеíèе ТТ позволяет зíàчèтельíо умеíьшèть теðмèчесêое сопðотèв- леíèе тепловодà зà счет большей (в сотíè ðàз) эêвèвàлеíтíой теплопðоводíостè ТТ по сðàвíе- íèю с лучшèмè моíолèтíымè теплопðоводíы- мè мàтеðèàлàмè, зíàчèтельíо увелèчèть отво- дèмые тепловые íàгðузêè пðè мàлых пеðепà- дàх темпеðàтуðы, повысèть степеíь èзотеðмèч- íостè охлàждàемой повеðхíостè è íàдежíость ðàботы сèстемы обеспечеíèя теплового ðежèмà. Пðè меíьшей мàссе è соèзмеðèмых ðàзмеðàх ТТ способíы отводèть теплà в десятêè, à èíогдà è в сотíè ðàз больше, чем любые метàллèчесêèе òåïëîâîды [13]. Рàцèоíàльíое ðешеíèе тðех взàèмосвязàí- íых зàдàч в случàе пðèмеíеíèя ТТ для обеспе- чеíèя тðебуемых тепловых ðежèмов лàзеðов, à èмåííî: âíóòðåííåé (îõëàждåíèå ýëåмåíòîâ ïðè- боðà), тðàíспоðтíой (пеðедàчà теплоты вíутðè сèстемы охлàждеíèя è ê сèстеме теплосбðосà) è вíешíей (обеспечеíèе теплообмеíà между сè- стемой охлàждеíèя è вíешíей сðедой) [11, 14], позволяет в èтоге повысèть эíеðгèю èзлучеíèя è чàстоту повтоðеíèя èмпульсов. Появляется тàê- же возможíость ðàзðàботêè íà дàííой элемеíт- íой бàзе сèстем обеспечеíèя теплового ðежèмà пàссèвíого тèпà. Стàтья посвящеíà опèсàíèю êоíстðуêцèè ðàз- ðàботàííой тепловой тðубы, способíой обеспе- чèть темпеðàтуðу теплоотдàющей повеðхíостè îòðàжàòåëÿ ëàзåðà íå бîëåå 120°С ïðè åãî ðàбî- те в èмпульсíом ðежèме. Тàêое теплопеðедàю- щее устðойство èспàðèтельíо-êоíдеíсàцèоííого DOI: 10.15222/TKEA2014.2-3.37 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 2–3 38 ÎÁÅÑÏÅЧÅÍÈÅ ÒÅÏËÎÂÛÕ ÐÅÆÈÌΠтèпà должíо фуíêцèоíèðовàть пðè любой оðè- еíтàцèè в пðостðàíстве в условèях теплосъемà путем выíуждеííой êоíвеêцèè воздухà пðè его òåмïåðàòóðå дî 60°С. Конструкция тепловой трубы Рàзðàботàííàя цèлèíдðèчесêàя êоàêсèàльíàя тепловàя тðубà (рис. 1) состоèт èз вíутðеííей оболочêè с êоíèчесêèм отвеðстèем è вíешíей оболочêè-ðàдèàтоðà с цельíоточеíымè ðебðàмè. Сðедíяя темпеðàтуðà стеíêè в зоíе íàгðевà для дàííой êоíстðуêцèè должíà отвечàть условèю tñò í #120°С (tñò í =(t1+t2)/2 , ãдå t1 è t2 — зíàче- íèя темпеðàтуðы, èзмеðяемые теðмопàðàмè Т1 è Т2 íà ðèс. 1). Рàзмеðы ðàдèàтоðà, à тàêже êоí- стðуêтèвíые пàðàметðы оðебðеíèя опðеделеíы дëÿ ñàмыõ íåбëàãîïðèÿòíыõ óñëîâèé: ñêîðîñòь âîздóõà â «жèâîм» ñåчåíèè ðàдèàòîðà 3 м/ñ, соответствующее этой сêоðостè оðèеíтèðовочíое зíàчеíèе êоэффèцèеíтà вíешíей теплоотдàчè α=25 Вò/(м2∙Ê), òåïëîâîé ïîòîê Q=300 Вò ïîд- âîдèòñÿ â дâóõ ðåжèмàõ: â èмïóëьñíîм (ðåàëь- íый ðежèм) è в íепðеðывíом. Повеðхíость оðе- бðеíèя площàдью Fð=0,16 м2 выполíеíà в вèде 116 êольцевых ðебеð высотой hð=5 мм, òîë- щèíой δð=0,5—0,6 мм, ðàзмåщåííыõ ñ шàãîм 1,75 мм. Мàòåðèàë îбîëîчêè òåïëîâîé òðóбы (медь) è теплоíосèтель (водà) выбðàíы èз тðе- бовàíèй совместèмостè, высоêой пðочíостè пðè ðàбочей темпеðàтуðе, íàèбольшèх зíàчеíèй те- плопðоводíостè êомпоíеíтов è пàðàметðà N ðà- бочей жèдêостè (N=ρжσr/μж, где ρж — плот- íость, σ — êоэффèцèеíт повеðхíостíого íàтя- жеíèя, r — òåïëîòà ïàðîîбðàзîâàíèÿ, μж — дè- íàмèчесêèй êоэффèцèеíт вязêостè ðàбочей жèд- êостè). К íàðужíой цèлèíдðèчесêой повеðхíостè вíутðеííей оболочêè методом дèффузèоííой свàðêè пðèпечеí поðèстый мàтеðèàл — êàпèл- ляðíàя стðуêтуðà. С целью упðощеíèя техíоло- гèè èзготовлеíèя ТТ, à тàêже èíтеíсèфèêàцèè пðоцессов теплообмеíà в ее зоíе êоíдеíсàцèè, вíутðеííяя повеðхíость оболочêè-ðàдèàтоðà вы- ïîëíåíà ãëàдêîé. Мåждó êàïèëëÿðíîé ñòðóêòó- ðой è оболочêой-ðàдèàтоðом устàíовлеí поðè- стый мàтеðèàл в вèде àðтеðèè, êотоðàя пðед- íàзíàчеíà для подàчè êоíдеíсàтà, стеêàюще- го в íèжíюю чàсть оболочêè-ðàдèàтоðà, в зоíу íàгðевà ТТ. Кàпèлляðíàя стðуêтуðà è àðтеðèя èзготовлеíы èз медíых моíодèспеðсíых дèс- êðетíых волоêоí дèàметðом dв=50 мêм, дëè- íой lв=3 мм. Пîðèñòîñòь (87%), òîëщèíà êàïèë- ляðíой стðуêтуðы (δêс=0,5 мм) è òîëщèíà àð- теðèè (δà=1 мм) опðеделеíы с учетом ðеêомеí- дàцèй по оптèмèзàцèè пàðàметðов êàпèлляð- íой стðуêтуðы пðè гоðèзоíтàльíой ðàботе ТТ [15]. Êàïèëëÿðíî-ïîðèñòàÿ ñòðóêòóðà ÒÒ зàïîë- íеíà теплоíосèтелем с обðàзовàíèем íебольшо- го èзбытêà в зоíе êоíтàêтà àðтеðèè с вíутðеí- íåé ïîâåðõíîñòью ðàдèàòîðà. Мàññà ÒÒ ñîñòàâ- ляет 0,94 êг. Техíологèя èзготовлеíèя ТТ вêлючàлà в себя ñëåдóющèå ýòàïы: — èзготовлеíèе оболочеê è доíышеê; — войлоêовàíèе è спеêàíèе поðèстого мà- теðèàлà, пðèпеêàíèе êàпèлляðíой стðуêтуðы ê вíешíей повеðхíстè вíутðеííей оболочêè, à àð- теðèè — ê êàпèлляðíой стðуêтуðе è ê вíутðеí- íей повеðхíостè оболочêè-ðàдèàтоðà; — сбоðêà è теðмèчесêàя обðàботêà êàпèлляð- íой стðуêтуðы è àðтеðèè; — выполíеíèе íеðàзъемíого соедèíеíèя до- íышеê с вíутðеííей è вíешíей оболочêàмè пàй- êой твеðдым пðèпоем èлè свàðêой; — пðовеðêà тепловой тðубы íà геðметèчíость è ее дегàзàцèя в вàêууме; — вàêуумèðовàíèе, зàполíеíèе теплоíосèте- лем è геðметèзàцèя. Ðезультаты исследования и их анализ Эêспеðèмеíтàльíое èсследовàíèе пðоводè- лось íà устàíовêе, осíовíым элемеíтом êото- ðой являлàсь тепловàя тðубà с омèчесêèм íà- гðевàтелем вíутðè, пðедстàвляющèм собой ñòàëьíîé ñòåðжåíь дèàмåòðîм 15 мм, ïîêðыòыé элеêтðо èзоляцèоííым слоем, с ðàвíомеðíо íà- âèòîé íè õðîмîâîé ïðîâîëîêîé íà дëèíå 70 мм. Сíàðужè íàгðевàтель поêðыт слюдой è с тугой посàдêой устàíовлеí в медíый èмèтàтоð êоíè- чесêого отðàжàтеля. Óмеíьшеíèе теðмèчесêого сопðотèвлеíèя между èмèтàтоðом è оболочêой тепловой тðубы достèгàлось пðè помощè тепло- пðоводíой пàсты. Тепловой потоê, пеðедàвàемый ТТ, èзмеðялся вàттметðом êлàссà 0,1. Измеíеíèе Рèс. 1. Коíстðуêцèя цèлèíдðèчесêой êоàêсèàльíой тепловой тðубы А А Кàпèлляðíàя стðуêтуðà Ò3 Ò5Т6 Т2Т1 Ò7 Т4 А—А Аðтеðèя Вíутðеííяя оболочêàРàдèàтоð Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 2–3 39 ÎÁÅÑÏÅЧÅÍÈÅ ÒÅÏËÎÂÛÕ ÐÅÆÈÌΠподводèмого теплового потоêà осуществлялось пðè помощè ðегулятоðà íàпðяжеíèя, подêлю- чåííîãî ê îдíîфàзíîé ñåòè (220 В, 50 Гц) чå- ðез стàбèлèзàтоð íàпðяжеíèя. Темпеðàтуðà ÒÒ èзмåðÿëàñь â ñåмè òîчêàõ: чåòыðå òîчêè íà вíутðеííей повеðхíостè è тðè íà вíешíей (см. ðèс. 1) пðè помощè медь-êоíстàíтàíовых теð- мопàð, пеðеêлючàтеля è цèфðового вольтме- тðà. Теðмопàðы Т1 è Т2 êðепèлèсь íà ðàссто- ÿíèè 15 мм îò ñîîòâåòñòâóющèõ òîðцîâ èмèòà- тоðà. Холодíые спàè теðмопàð ðàзмещàлèсь в сосуде с тàющèм льдом. Тепловàя тðубà обду- вàлàсь веíтèлятоðом (сêоðость охлàждàюще- ãî âîздóõà îêîëî 3 м/ñ, òåмïåðàòóðà 22°С, α≈25 Вò/(м2∙Ê)). Исследовàíèя пðоводèлèсь пðè веð- тèêàльíой (угол íàêлоíà осè ТТ ê гоðè- зоíтàльíой плосêостè ϕ=90°) è ãîðèзîí- тàльíой (ϕ=0°) îðèåíòàцèè ÒÒ, à òàê- же в íàêлоííом положеíèè (ϕ=30°). В опытàх пðè ϕ≠90° òåïëîâóю òðóбó îðè- еíтèðовàлè тàêèм обðàзом, чтобы àðте- ðèя íàходèлàсь со стоðоíы íèжíей об- ðàзующей ТТ. Зàвèсèмость сðедíей темпеðàтуðы стеíêè теп ловой тðубы в зоíе íàгðевà tñò í от íепðеðывíо подводèмого тепло- вого потоêà пðедстàвлеíà íà рис. 2, где вèдíо, что в èсследовàííом дèàпàзоíе тепловых íàгðузоê оíà íосèт лèíей- íый хàðàêтеð. Отсутствèе ðезêого èз- меíеíèя вèдà этой фуíêцèоíàльíой зà- вèсèмостè, хàðàêтеðíого для íàступле- íèя пðеделà теплопеðедàющей способ- íостè, свèдетельствует о том, что мàê- сèмàльíый тепловой потоê пðè любой оðèеíтà- цèè ÒÒ ïðåâышàåò 300 Вò. Нà рис. 3 пðедстàвлеíы зàвèсèмостè пеðепà- дà темпеðàтуðы по тепловой тðубе tт∆ от пеðе- дàвàемого теплового потоêà Q (а) è плотíостè теплового потоêà в зоíе íàгðевà qí (б). Пеðепàд темпеðàтуðы по ТТ опðеделялся êàê ðàзíость сðедíèх темпеðàтуð в зоíе íàгðевà tñò í è в зоíе êоíдеíсàцèè tñò ê . В êàчестве tñò ê пðèíятà темпеðà- туðà в месте êðеплеíèя теðмопàðы Т6, т. ê. пðè íàêлоííом положеíèè тðубы поêàзàíèя теðмо- ïàðы Ò5 (èëè жå Ò7) íåñêîëьêî зàíèжåíы èз-зà Рèс. 2. Зàвèсèмость сðедíей темпеðàтуðы стеíêè в зоíе íàгðе- вà цèлèíдðèчесêой êоàêсèàльíой ТТ от пеðедàвàемого тепло- âîãî ïîòîêà ïðè ðàзëèчíîé åå îðèåíòàцèè: φ — ϕ=0°;φ — ϕ=30°; — ϕ=90° tñò í , °С 100 80 60 40 20 50 100 150 200 250 Q, Вт Рèñ. 3. Зàâèñèмîñòь ïåðåïàдà òåмïåðàòóðы ïî цèëèíдðèчåñêîé êîàêñèàëьíîé ÒÒ îò ïåðåдàâàåмîãî òåïëîâî- го потоêà (а) è от плотíостè теплового потоêà в зоíе íàгðевà (б) ïðè ðàзëèчíîé åå îðèåíòàцèè: φ — ϕ=0°;φ — ϕ=30°; — ϕ=90° tT∆ , °С 8 6 4 2 0 100 200 Q, Вт tr∆ , °С 8 6 4 2 à) б) 0 2 4 qí, Вò/ñм2 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 2–3 40 ÎÁÅÑÏÅЧÅÍÈÅ ÒÅÏËÎÂÛÕ ÐÅÆÈÌΠíàêоплеíèя èзбытêà жèдêостè в íèжíей чàстè ÒÒ. Êàê âèдíî èз ðèñ. 3, ïåðåïàд òåмïåðàòóðы tт∆ мàло зàвèсèт от оðèеíтàцèè ТТ, è пðè Q=300 Вт (qí=7 Вò/ñм2) tт∆ ≈ 9°С. Следует отметèть, что эêспеðèмеíтàльíо по- лучеííые велèчèíы tт∆ зàвышеíы, т. ê. теðмо- пàðы Т1 è Т2 зàчеêàíèвàлèсь в êàíàвêàх, вы- полíеííых íе в êоðпусе ТТ, à в медíом èмèтà- тоðе. Коíтàêт теðмопàð с вíутðеííей оболочêой ТТ осуществлялся пðè пðèжèмàíèè èмèтàтоðà ê этой повеðхíостè. Тàêой выíуждеííый спо- соб ðàзмещеíèя è êðеплеíèя теðмопàð пðèвел ê зàвышеíèю зíàчеíèй tñò í è, соответствеííо, tт∆ . Соглàсíо ðàсчету, действèтельíый пеðепàд тем- ïåðàòóðы ïî ÒÒ ñîñòàâëÿåò 4°С ïðè Q=300 Вò, ò. å. èзмåðåííîå зíàчåíèå зàâышåíî íà 4—5°С. Полíый пеðепàд темпеðàтуðы пðè пеðедà- вàемом тепловом потоêе Q=300 Вò ðàâåí 87°С (109—22) è состоèт в осíовíом èз пеðепàдà тем- пеðàтуðы между ðàдèàтоðом è охлàждàющèм воздухом tîõë∆ = 78°С (100—22). Нà рис. 4 пðедстàвлеíо èзмеíеíèе темпеðà- туðы стеíêè в зоíе íàгðевà ТТ в пеðеходíом ðе- жèме пðè пусêе от момеíтà подàчè тепловой íà- гðузêè Q=300 Вò дî дîñòèжåíèÿ óñòàíîâèâшå- гося ðежèмà. Пðè íепðеðывíом теплоподводе пðодолжèтельíость пусêà τп состàвляет оêоло 14 мèí è темпеðàтуðà устàíàвлèвàется íà уðов- íå 109°С. Пðè èмïóëьñíîм ïîдâîдå òåïëîâîãî потоêà, êогдà в течеíèе 10 с подàется íàгðуз- êà 300 Вò, à â ñëåдóющèå 10 ñ òåïëîâîé ïîòîê íе подводèтся, вðемя выходà íà устàíовèвшèй- ся ðежèм íе èзмеíяется, àмплèтудà êолебà íèй tñò í ñîñòàâëÿåò îêîëî 4°С, à мàêñèмàëьíîå зíà- чеíèе темпеðàтуðы стеíêè пðè устàíовèвшем- ñÿ ðåжèмå ðàâíî 66°С. Сëåдóåò îòмåòèòь, чòî умеíьшеíèе теплоемêостè èсточíèêà выделеíèя теплà пðè зàмеíе èмèтàтоðà ðеàльíым отðàжà- телем пðèведет ê умеíьшеíèю вðемеíè выходà íà устàíовèвшèйся ðежèм. Пðè охлàждеíèè ТТ потоêом воздухà с тем- пеðàтуðой tохл=60°С òåмïåðàòóðà ñòåíêè â зîíå íàгðевà пðè èмпульсíом подводе теплового по- òîêà ñîñòàâëÿåò 66+38=104°С (â дåéñòâèòåëьíî- ñòè жå òåмïåðàòóðà âîзðàñòåò íå íà 38°С (60–22), à íесêольêо меíьше, т. ê. с увелèчеíèем темпе- ðàтуðíого уðовíя пðоцессы теплообмеíà в ТТ èíтеíсèфèцèðуются). Тàêèм обðàзом, условèе tñò í ≤120°С âыïîëíÿåòñÿ дàжå ïðè ñàмыõ íåбëà- гопðèятíых условèях охлàждеíèя. Заключение Исследовàíèя поêàзàлè целесообðàзíость èспользовàíèя сèстем охлàждеíèя, фуíêцèо- íèðующèх по èспàðèтельíо-êоíдеíсàцèоííому пðèíцèпу, для обеспечеíèя теплового ðежèмà твеðдотельíых оптèчесêèх êвàíтовых геíеðà- тоðов. Цèлèíдðèчесêàя тепловàя тðубà êоàê- сèàльíого тèпà, ðàзðàботàííàя для охлàжде- íèя отðàжàтеля лàзеðà, пðè отводе теплà вы- íуждеííой êоíвеêцèей воздухà с темпеðàту- ðîé 60°С â èмïóëьñíîм ðåжèмå ïîдâîдà òåïëî- âîãî ïîòîêà 300 Вò îбåñïåчèâàåò òåмïåðàòóðó òåïëîîòдàющåé ïîâåðõíîñòè íå бîëåå 120°С пðè любой оðèеíтàцèè в поле сèл гðàвèтàцèè. Теðмèчесêое сопðотèвлеíèе ðàзðàботàííой ТТ ñîñòàâëÿåò 0,03 Ê/Вò, óдåëьíîå òåðмèчåñêîå ñîïðîòèâëåíèå — 1,1∙10–3 м2∙Ê/Вò. ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ 1. Пîдãàåцêèé В. М., Вîëыíêèí В. М., Êîмëåâ И. В., Резíèчеíêо А. В. Жèдêостíые теплоíосèтелè для лàзеðов // Пðèêëàдíàÿ фèзèêà.— 2003.— ¹ 1.— С. 123—142. 2. Пàò. 2097887 Рîññèè. Óñòðîéñòâî îõëàждåíèÿ ëàзåðà / В.В.Хîмчåíêî, Г. Н. Êîòàåâ.— 27.11.1997. 3. Пàò. 2498467 Рîññèè. Оïòèчåñêàÿ óñèëèòåëьíàÿ ãî- ëîâêà ñ дèîдíîé íàêàчêîé / Ю. Ä. Аðàïîâ, А. А. Абышåâ, Н. В. Êîðåïàíîâ è дð.— 10.11.2013. 4. Pat. 6747789 USA. Laser amplifying system / Martin Voss Huonker, Christian Schmitz.— 08.06.2004. 5. Êèñåëь В., Гóëåâèч А., Êîíдðàòюê Н. Иòòåðбèåâыå òâåðдîòåëьíыå ëàзåðíыå ñèñòåмы // Фîòîíèêà.— 2011.— Вып. 2.— С. 20—24. 6. Pat. 4199735 USA. Optical compensation for thermal lensing in conductively cooled laser rod / Curt H. Chadwick, Edward D. Reed.— 03.07.1978. 7. Pat. 4354272 USA. Solid crystal laser emission device with an improved external cooling circuit / Haus-Peter Schwob, Peter Soppelsa.— 14.07.1980. 8. Pat. 4429394 USA. Conduction cooled solid state laser / Steve Guch, Jr.— 09.11.1981. 9. Пàò. 2197043 Рîññèè. Имïóëьñíî-ïåðèîдèчåñêèé ëà- зåð / О. Б. Сòîðîжóê, В. А. Бåðåíбåðã, А. Ê. Фåëьê è дð.— 20.01.2003. 10. Пàò. 2202847 Рîññèè. Имïóëьñíî-ïåðèîдèчåñêèé ëà- зåð / О. Б. Сòîðîжóê, О. В. Сèзîâ.— 20.04.2003. 11. Нèщèê А. П., Сàâèíà В. Н., Мîõëàé Н. В. Сèñòåмы îõëàждåíèÿ îïòèчåñêèõ êâàíòîâыõ ãåíåðàòîðîâ / Äåï. ÓêðНÄІНÒІ 569-Óê87.— Êèåâ, ÓêðНÄІНÒІ.— 1987. 12.Óлèтеíêо А. И. Пðèíцèпы постðоеíèя высоêоэф- фåêòèâíыõ ñèñòåм îõëàждåíèÿ ýëåêòðîííыõ ïðèбîðîâ / Рèс. 4. Пусêовые хàðàêтеðèстèêè цèлèíдðèчесêой êо- àêсèàльíой тепловой тðубы (Q=300 Вò) ïðè íåïðå- ðывíом (1) è èмпульсíом (2) подводе теплà tñò í , °С 100 80 60 40 20 0 2 4 6 8 10 12 14 τ, мèí 1 2 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 2–3 41 ÎÁÅÑÏÅЧÅÍÈÅ ÒÅÏËÎÂÛÕ ÐÅÆÈÌΠA. N. GERSHUNI, A. P. NISHCHIK Ukraine, NTUU “Kiev Polytechnic Institute” E-mail: politekhins@gmail.com COAXIAL HEAT PIPE FOR COOLING OF A LASER’S REFLECTOR Th� ����r �r����t� th� d���l�����t ��d r����r�h r���lt� ��r � ������l h��t ���� d������d ��r ���l��� �� � r�-h� ����r �r����t� th� d���l�����t ��d r����r�h r���lt� ��r � ������l h��t ���� d������d ��r ���l��� �� � r�- �l��t�r �� � ��l�d-�t�t� l���r. A ������l �yl��dr���l h��t ����, d������d t� ���l th� l���r r��l��t�r, �r���d�� th�t the temperature of the heat-removing surface does not exceed 120°C at any orientation in the gravitational field, if the heat is removed by forced convection of air with the temperature of 60°C in a pulsed mode of heat �l�w ����ly �� 300 W. Th�r��l r����t���� �� th� d���l���d h��t ���� �� 0,03 K/W, th� �������� th�r��l r����- tance — 1,1•10–3 �2•К/W. The developed cooling system based on the evaporation-condensation principle, �ll�w� ����r��� t����r�t�r� �����r��ty �� th� ���l��� ��r���� �t l�w th�r��l r����t����. K�yw�rd�: r��l��t�r l���r, ���l��� �y�t��, ������l h��t ����. О. Н. ГЕРШУНІ, О. П. НІЩИК Óêðàїíà, НТÓÓ «Кèївсьêèй політехíічíèй іíстèтут» E-mail: politekhins@gmail.com КОАКСІАЛЬНА ТЕПЛОВА ТРÓБА ДЛЯ ОХОЛОДЖЕННЯ ВІДБИВАЧА ЛАЗЕРА Наведеíо резульòаòи розробки òа досліджеííя коаксіальíої òеплової òруби для охолоджеííя відбивача òвердоòільíого лазера. Сисòема охолоджеííя, яка фуíкціоíує за випаровувальíо-коíдеíсаційíим приí- ципом, дозволяє забезпечиòи рівíомірíісòь òемпераòури охолоджуваíої поверхíі при íизькому òерміч- íому опорі. Ключові слова: відбивач лазера, сисòема охолоджеííя, коаксіальíа òеплова òруба. REFERENCES 1. Podgaetskii V.M., Volynkin V.M., Komlev I.V., Reznichenko A.V. [Liquid coolants for lasers]. Pr�kl�d��y� ��z�k�, 2003, no 1, pp. 123-142 (in Russian) 2. Khomchenko V.V., Kotaev G.N. U�tr���t�� �khl�zhd���y� l�z�r� [Laser cooling device]. Patent 2097887 RF, Nov 27, 1997. 3. Arapov Yu.D., Abyshev A.A., Korepanov N.V. et al. O�t��h��k�y� ���l�t�l'��y� ��l��k� � d��d��� ��k��hk�� [Amplifying optical head with a diode-pumping]. Patent 2498467 RF, Nov 10, 2013. 4. Martin Voss Huonker, Christian Schmitz. L���r ���l��y��� �y�t��. Patent 6747789 USA, Jun 08, 2004. 5. Kisel V., Gulevitch A., Kondratuk N. [Solid state ytterbium laser systems]. F�t���k�, 2011, iss. 2, pp. 20-24 (in Russian) 6. Curt H. Chadwick, Edward D. Reed. O�t���l ��������t��� ��r th�r��l l������ �� ���d��t���ly ���l�d l���r r�d. Patent 4199735 USA Jul 03, 1978. 7. Haus-Peter Schwob, Peter Soppelsa. S�l�d �ry�t�l l���r �������� d����� w�th �� ���r���d ��t�r��l ���l��� ��r���t. Patent 4354272 USA, Jul 14, 1980. 8. Steve Guch Jr. C��d��t��� ���l�d ��l�d �t�t� l���r. Patent 4429394 USA, Nov 09, 1981. 9. Storozhuk O.B., Berenberg V.A., Fel'k A.K. et al. I���l'���-��r��d��h��k�� l�z�r [Repetitively pulsed laser]. Patent 2197043 RF, Jan 20, 2003. 10. Storozhuk O.B., Sizov O.V. I���l'���-��r��d��h��k�� l�z�r [Repetitively pulsed laser] Patent 2202847 RF, Apr 20, 2003. 11. Nishchik A.P., Savina V.N., Mokhlai N.V. [Cooling system of lasers]. D��. UkrNDINTI 569-Uk87, Kiev, UkrNDINTI, 1987 (in Russian) 12. Ulitenko A.I.Pr��t���y ���tr����y� �y��k�����kt���ykh ���t�� �khl�zhd���y� �l�ktr���ykh �r�b�r�� D���. d�kt. t�kh�. ���k [Construction principles of high-performance cooling systems of electronic devices. Dr. tech. sci. diss.]. Ryazan State Radio Engineering University, 2009. 13. Kolpakov A. [Cooling of high power systems] S�l���y� �l�ktr���k�, 2010, no 3, pp. 62- 66 (in Russian) 14. Roy M. Hoar. M�th�d� ��d ����r�t�� ��r r������� h��t �r�� � l����� ��d��� �� � ��l�d-�t�t� l���r �����bly. Patent 6768751 USA, Jul 27, 2004. 15. Semena M.G., Gershuni A.N. [Influence of parameters of metal-fibrous capillary structure for maximum heat transfer capacity of the heat pipes]. I�zh���r��-��z��h��k�� zh�r��l, 1982, vol. 43, no 4, pp. 604-609 (in Russian) DOI: 10.15222/TKEA2014.2-3.37 UDC 621.3.032.42:621.378.8.038.825 Автоðеф. дèс. … доêт. техí. íàуê.— Рязàíсêèй госудàð- ствеííый ðàдèотехíèчесêèй уíèвеðсèтет.— 2009. 13. Êîëïàêîâ А. Оõëàждåíèå â ñèñòåмàõ âыñîêîé мîщíîñòè // Сèëîâàÿ ýëåêòðîíèêà.—2010.— ¹ 3.— С. 62 — 66. 14. Pat. 6768751 USA. Methods and apparatus for removing heat from a lasing medium of a solid-state laser assembly / Roy M. Hoar.— 27.07.2004. 15. Сåмåíà М. Г., Гåðшóíè А. Н. Вëèÿíèå ïàðàмå- тðов метàлловолоêíèстой êàпèлляðíой стðуêтуðы íà мàê- сèмàльíую теплопеðедàющую способíость тепловых тðуб // Иíжåíåðíî-фèзèчåñêèé жóðíàë.— 1982.— Ò. 43.— № 4.— С. 604—609. Äаòа посòуплеíия рукописи в редакцию 05.09 2013 г.

Ähnliche Einträge