Реалии несколько другие, бывает такие приборы находятся в удаленном месте и полгода год не могут быть доставлены в необходимые условия, возможность ремонта на коленке при таком раскладе дорого стоит, а то что на коленке отремонтировать нельзя иной заказчик просто не купит.



Да нет человек примерно правду говорит, ну может кожух толстоват, хотя все зависит от материала возможно и так. По факту получается жёлоб , 5-6 км скважина + плотность бурового раствора что то там в районе 1,2-1,5 г/см3(мог соврать не помню)

Боюсь, что такое давление полностью исключает хорошую теплоизоляцию при ограниченном диаметре. Для охлаждения, кстати, лучше использовать не Пельтье, а классический тепловой насос, с микрокомпрессором.

Ну, даже не знаю...
Мой опыт говорит, что доверять ремонт подобной аппаратуры эксплуатационникам нельзя - обязательно что-то сделают не так, после чего прибор будет испорчен безнадёжно.

Толстоват? Этож 850 атмосфер, однако... Так что я бы сказал - тонковат даже.
Правда, это от формы и габаритов кожуха зависит.

М-да, век живи - век учись. Я думал, давление там на порядок поменьше...

Почему?
Теплопроводность жидкости от давления почти не зависит.

Пельтье удобен тем, что очень мал, и не имеет движущихся частей. А компрессорный охладитель, вероятно, будет втиснуть довольно тяжко, надёжность снизится. Да и температура аццкая, а ещё перепад её (от -40 до +150)... Холодильный к-т, конечно, будет больше в разы, только стоит ли игра свеч - решать автору темы.
Кстати, не поделитесь ссылочкой, где такие охладители делают?

Да уж больно толстые несущие стенки будут нужны, вряд ли что на теплоизоляцию останется.

Про охладитель не я отвечал, но
такую вещь встречал в качестве ЗИП к тепловизoру "Thermocam"
обеспечивал охлаждение матрицы до -200С, блочок размером с три спичечных коробка, но цена у этого компрессора была этак 5k зелени.

Это Стирлинг, он куда сложнее. 5К - дешево отделались. Обычно от 10 начинается.
Поршневые компрессоры на такие температуры не должны быть уж особой экзотикой, сложности, наоборот, с холодом обычно.

Ну, внешних габаритов мы не знаем. А также физического объёма аппаратуры. Если удастся сделать зазор между внешним кожухом и внутренней капсулой хотя бы в 1 см, можно попробовать решить задачу и с применением Пельтье. Зазор при этом заполнить чем-нибудь навроде базальтового волокна: теплопроводность - 0,038 Вт/м*К (его на любом строительном рынке купить можно).

Вполне возможно, цены на железо в этой области удивительные.


Только вот что использовать в качестве рабочего тела в данном диапазоне температур..., хотя в общем рабочий диапазон холодильника можно ограничить диапазоном скажем 120-180, а на меньшей температуре можно и так обойтись

Толщина внешнего кожуха примерно 1 см. Давление с учетом плотности жидкости достигает 85 МПа, по крайней мере в документации на прибор такое давление.
Плюс не забывайте что внешние диаметры приборов очень малы. От 42 мм до 100 или 150 - точно не помню. На электронику очень мало места. Часто стоит в два этажа, что немного уменьшает ширину.
Хотя сейчас с использованием "цифры" стало занимать гораздо меньше.
Вот такая техническая и "электрическая" проблема.

Закачать 50 ватт в прибор, могут и не дать - Пельтье под большим вопросом. Дам конструкторам - посмотрим что получится.

По поводу ремонта уточню из ТЗ, хотя люди которые работают с прибором его ремонтировать не станут ИМХО. Отвезут на базу.

По поводу радиаторов - очень мало места останется. Но будем смотреть.

PS а кто нить знает АЦП на 1M 14(16) бит и 125 градусов работы? желательно паралельный выходной интерфейс

42мм - точно швах.
100 мм - гораздо лучше.
А какую функциональную нагрузку несёт опускаемая аппаратура?

Если изнутри в жидкость погрузить, площадь поверхности большая не потребуется. Снаружи - тоже.

1 см - это толщина стенки 15 МПа баллона. Да еще на разрыв. А тут сжатие. Поэтому перепад в 85 МПа (если внутри давление атмосферное, а не, скажем, 50 МПа) 1 см, скорее всего, не выдержит.
Кстати, высокое давление облегчит работу термонасоса, т.к. сжижающийся газ найди под высокие давления куда проще.

Вот, первый попавшийся.
А зачем Вам именно с параллельной шиной? Они, как правило, кушают больше и занимают больше места, так что подобное требование для такой специфической аппаратуры весьма удивительно.

Тут на обжим оболочка работает, поэтому, толщина может быть несколько меньше. Правда, по мне так 1 см тоже маловато (вероятно, там внутренний диаметр невелик, поэтому выдерживает). Малейшая потеря формы для такой оболочки будет фатальной.
Надо прикинуть, по котельной формуле.
Материал оболочки только знать надо.

Контейнер должен быть герметичен. Высокое давление электроника может не выдержать.

А какой кабель? Можно на верху поставить преобразователь, и гнать вниз к примеру на частоте в 10 кгц?



С Плетье хорошо то, что можно просто пойти в магазин, купить и проверить. Это куллер для "продвинутых" оверклокеров.

Vacuum
Такую частоту придётся "гнать" по коаксиалу... плюс вылезут помехи. А с кабелями у "навигаторов" как правило проблемы

http://www.engineeringtoolbox.com/propane-...ure-d_1020.html


Плата может быть полностью погружена в него.


Масло нужно перекачивать. Кипящий бензин, ИМХО наилучший вариант - его не нужно перекачивать, легко найти, все знают как с ним работать итд. Но если в него намешали всякой гадости, может электронике плохо стать. Может и спирт.


Достаточно чтобы у кабеля было какое-то волновое сопротивление. А чтобы помех не было, можно вниз гнать на одной частоте, а вверх, информацию, на другой.

Частоты выше нескольких кГц по километровым геофизическим кабелям гнать не получится - у них очень большие потери. На практике для питания мощных потребителей используют постоянный ток напряжением под киловольт и более, снижая ток. Внизу ставят преобразователь (это еще та задача). Мы делали зонды для нейтронного каротажа, там небольшой ускоритель и источник нейтронов, а под ним висит спектрометр гамма-отклика. Все вместе во время работы потребляло под 200 Вт. Объем данных был большой, поэтому они накапливались и снимались только после подъема. По кабелю вместе с питанием шли только медленные команды и диагностика.

Там только до 43С таблицы приведены. Думаю, при 120С давление будет под 100 атм. Наверное, не подойдёт всё-таки.


Конечно, в испарительной системе процессы переноса тепла происходят более интенсивно. Однако, думается, что вариант с маслом всё же более надёжен.
Масло само по себе является не таким уж плохим проводником тепла (теплопроводность порядка 0,15 Вт/м*К). Если обеспечить условия для конвекции, отвести столь небольшую тепловую мощность не составит труда - тепловым сопротивлением заполнения можно будет пренебречь. Трансформаторное масло можно выбрать жидкое, для более интенсивной конвекции.

Кроме того, если сделать внутренний кожух из материала с высокой теплопроводностью (медь, алюминий и т.д.), можно отводить тепло непосредственно от него, даже безо всяких дополнительных внутренних радиаторов. Через масло внутренний корпус будет охлаждать электронику.

Со спиртовой или бензиновой испарительной системой гимору, думается, поболе будет... Кроме того, спирт должен быть обезвоженным, иначе плату электролизом пожрёт.
Бензин, конечно, если уж брать, то очищенный, типа "калоша".

А в чем проблема? Мосфеты есть на киловольт и больше.


Так значит можно без проблем 200вт Передать. Значит хватит скорее всего на Плетье.


Бензин более жидкий. А недостаток у него разве что он горит. Но зато он и испаряется: вытащил плату, и через пару минут она чистая, можно паять. Мне видится некая труба, внутри другой трубы. на внутренней трубе вверху элементы Плетье. Внутренняя труба на внешнюю тепло передает. Внутри внутренней бензин кипит, на элементах Плетье конденсируется, обратно падает.

К сожелению многие скважинные приборы сейчас работают в связке, т.е. на один кабель по 3 и более штук вешают. Чёб один раз "макнуть" и больше не лазить. Поэтому и есть ограничения по мощности потребления.
По поводу конструкции: Внешний кожух, который закрывает электронику одевают непосредственно на скважине, потому как длина и вес большие. А электроника просто на шаси.
Масло, спирт ... - мне как-то не очень нравится такая идея. Покажу завтра конструкторам.

По-моему, такая схема ничем не лучше "масляной" - будучи погруженными в бензин или спирт, платы будут отдавать тепло за счёт прямой теплопередачи и конвекции, как и в масле.
Для эффективного охлаждения, нужно, чтобы агент испарялся непосредственно с поверхностей плат, чего можно достичь только при равномерном покрытии их тонким слоем испаряемого вещества, типа как из пульверизатора. Сами понимаете, реализовать такое весьма затруднительно.
Мне, например, такая штука представляется в виде тех же цилиндров, с Пельтье непосредственно между ними, и, очень желательно, с внешним наружным радиатором на месте горячей обкладки элемента.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Здесь: 1 - электронные платы, 2 - стенка наружного кожуха, 3 - крышка внутреннего кожуха с внутренним оребрением, 4 - крышка наружного кожуха, 5 - наружный радиатор, 6 - элемент Пельтье, 7 - внутренний кожух, 8 - термоизоляция, 9 - масло.
Перенос тепла к холодной стороне элемента Пельтье во внутреннем контейнере осуществляется через масло (в т.ч., и путём конвекции), а также через стенки внутреннего кожуха, которые должны иметь высокую теплопроводность.

Собственно, всё, что можно было посоветовать, по моему, здесь уже обнародовано. Для того, чтобы говорить более конкретно, от Вас потребуется подробно описать задачу, с обязательным выкладыванием всех основных параметров устройства.

Что-то мне подсказывает что идея с бензином не самая удачная - придётся применять дополнительные меры по защите компонентов. При такой температуре и давлении вполне может начаться растворение защитных покрытий.

Давление внутри контейнера не должно быть большим - электроника не выдержит.
Бензин же при такой температуре большого давления не создаст. Другое дело - сложности, о которых я написал выше.

ЗЫ. Покопался в справочных данных по сталям. Подсчёт показывает, что цилиндр внешним диаметром в 10-15 см и толщиной стенки 1 см, изготовленный из высокопрочной легированной стали, способен выдержать давление около 400-300 МПа по прочности, и 350-250 МПа по текучести.

Может быть имеет смысл закачать в оболочку жидкость, которая будет выкипать во время работы изделия. Жидкости должно хватить с запасом на Ваши 6 часов. Для следующего сеанса надо будет снова заправлять.

Какую конкретно жидкость предлагаете?

И из чего собираетесь сделать внутреннюю оболочку? О том, чтобы жидкость заливалась прямо во внутренний объём, к платам, не может быть и речи.

Нет. Посмотрите как кипятильник работает. Пузыри образуются прямо на нем. У если Ткип. будет к примеру 60градусов, то можно быть уверенным что все что погружено в жидкость, имеет температуру меньше чем 60 градусов.

В остальном, прямо мои мысли читатете.




Куда пар девать бум?
Вот плавиться, я еще могу понять.

Большое Спасибо за советы! Но они как-то больше к конструкции относятся.
Отдам посмотреть ветку конструкторам, пусть думают.
Пищи для размышления достаточно.

Больше вопросов к компанентам: выбор, поиск и т.д.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла


Stanislav, у легированной стали плохая теплопроводность, а Пельте еще и не любят перепадов температур >15 градусов, ну очень резко падает эффективность. А вот если через торец цилиндра провести две медные трубки, р(на 100 МПа - это вполне себе доставаемое изделие) аз хватает стенок в 10 -15мм и внутри какое-то пространство для техники есть, и сделать на их основе радиатор, то с поршневым компрессором можно сделать эффективный холодильник на воде, причем регулируя давление компрессора, можно регулировать эффективную конденсацию при разных внешних температурах, как раз в диапазоне 150 - 180 градусов. На внутреннем радиаторе можно держать четко 100 С.

Это точно, работа для конструкторов, но это позволит использовать стандартную кремниевую элементную базу, а соответственно, сделать устройство "как надо", а не "как получится" из-за недостатка базы на 180 градусов.

Это понятно. Однако, опять есть определённые сложности: чтобы гарантировать кипение при заданной температуре, нужно достаточно точно подобрать хим. состав жидкости. Давление насыщенных паров должно быть при этом низким, чтобы не испортить электронную начинку, что снизит эффективность испарительной системы переноса тепла.
Масло же имеет очень низкое давление насыщенных паров при данной температуре, поэтому, значительного увеличения давления внутри охлаждаемого объёма удастся избежать.
Кроме того, для эффективной конденсации потребуется радиатор специальной конструкции (чтобы эффективно сливать конденсат обратно), со значительной площадью поверхности (что неудобно).
В целом, конечно, можно подумать и о таком способе отбора тепла от электронных узлов, как более эффективном по сравнению с конвекцией в жидкой фазе. Только он однозначно посложнее будет.
Вообще-то, думается, отвести тепло собственно от электронных компонентов - не проблема. Основная сложность - вывести его наружу.
Считать счас неохота, но, сдаётся, тепловым сопротивлением внутреннего цилиндра в любом случае при тепловыделении в 10 Вт можно вообще пренебречь. Мне кажется, что в первую очередь следует уделить внимание надёжности устройства.

Думаю, тепловым сопротивлением толстой наружной крышки также можно пренебречь для данной величины отводимой тепловой мощности (правда, к ней ещё тепловыделение самого охладителя надо прибавить, но всё равно получается мало).

Внутреннюю же оболочку можно выполнить, например, из алюминия - материала с малой плотностью и хорошей теплопроводностью.
Почему не любят?
Эффективность, конечно, падает с ростом разницы температур (при нагреве модулем горячей стороны и охлаждении холодной, разумеется), однако, ведёт себя вполне предсказуемым образом. И уж, во всяком случае, ни о каком резком падении эффективности речи идти не может - холодопроизводительность зависит от разности температур практически линейно при постоянной подводимой к модулю Пельтье электрической мощности.

Не совсем понял, как это сделать конструктивно.
Конечно, регенеративный тепловой насос с микрокомпрессором будет эффективнее. Но и сложнее, дороже, габаритнее и ненадёжнее. Подойдёт ли это здесь - не знаю, а гадать не хочу.

Автор темы так и не привёл технических требований к устройству и его функциональное назначение, а компоненты просит. Думается, раздобыть элементную базу даже на 125 С можно без особых трудностей. Для 150 внешних, возможно, и холодильник Пельтье подойдёт.

ЗЫ. Вот ещё фирма, выпускающая термоэлектрические модули.
http://www.termiona.ru/
Правда, технической информации на сайте очень мало, что отнюдь не добавляет фирме репутации.

ЗЗЫ. Вот программа, позволяющая рассчитать холодильник на ТЭМ:
http://www.kryotherm.ru/index.phtml?tid=29

У легированной стали теплопроводность хреновая, на сантиметре может очень приличный тепловой перепад получится, ведь отводить надо будет 60 - 70 ватт.

Что с компрессором дороже - да, но вот насчет ненадежности - не согласен - поршневые компрессоры - почти вечные. Конструктивно - снаружи радиатор-конденсатор, после него (внутри) дроссельный капилляр, буферный объемчик, и радиатор- испаритель. После него компрессор, который выталкивает пар в конденсатор. В общем, как в домашнем холодильнике. Только теплоноситель - вода.

Для 60-70 Вт и площади 0,01 м^2, по моим прикидкам, дельта получится не более 2-3 град.


Если конденсатор наружу выводить - его конструкция будет сложной и дорогой.
Если внутри разместить - те же проблемы с теплопроводностью.

Странное у вас масло.


Очень странное.

Трансформаторное.

Дык, речь же шла про кипение бензина или ещё там чего, с конденсацией на радиаторе, как Вы предложили.
При тщательном подборе хладагента, а также реализации соображений, изложенных выше, такая система действительно может оказаться эффективнее конвекционной.
Однако, стОит ли игра свеч - вот вопрос...
Масло же при такой температуре может кипеть только в вакууме (несколько сотых атм, или около того).

ИМХО это очень легко и дешево проверяется.


Масло которое кипит в вакууме, насколько я знаю, очень специальное. И очень дорого стоит. Известное мне масло просто разлогается при атмосферном давление.

В принципе, даже посчитать можно, но точность расчёта будет небольшой - динамику газообразования/конденсации и другие тонкие эффекты учесть тяжело, а справочную инфу найти тоже непросто.

Трансформаторное масло, несомненно, будет кипеть в вакууме при 110-120 С.
Только я не предлагаю его кипятить. А предлагаю обойтись конвекцией.
О том, что трансформаторное масло разлагается при нормальном давлении, слышать не приходилось.

В скважину или в космос под землей. Заодно струя испарений будет создавать реактивную тягу.

По моему опыту работы с Пельте, больше получаться должно. Мне кажется, на меди такой перепад будет. Но я специально не мерил, хотя надо бы.
Не, конденсаторы с давлением под 100 МПа у "давильщиков" не дефицит, можно будет готовый купить. Внутри, конечно, бессмысленно.

Есть аппаратура которая эксплуатируется при 125, 150, 175 градусов, т.е. 3 типа (по температуре) прибора.
Функции практически одни и теже. Где-то оцифровка сигнала, где-то аналоговая картинка сразу "прёт" наверх.
На данный момент стоит задача именно оцифровка, при работе как при 125, так и при 150 градусах. Т.е. два отдельных, но начинка может быть одна + холодильник.
Требования все выдать не могу, если что-то конкретное... пжалуйста.

Вапще есть ОУ и АЦП работающие при 300 градусах, а 150 для них даже не вопрос...