Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: cooling microstructure

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Systemy chłodzenia mikrokanałowego w elektronice

Raj E

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

2013

Z. 472

1--162

Niniejsza rozprawa stanowi pierwsze szerokie opracowanie poświęcone mikrokanałowym systemom jednofazowego chłodzenia cieczowego dla zastosowań w elektronice. Zagadnienie to przedstawiono na tle problematyki odprowadzania ciepła z przyrządów i układów elektronicznych z uwzględnieniem różnych systemów chłodzenia oraz specyfiki warunków występujących w poszczególnych obszarach elektroniki. Praca obejmuje zarówno rozważania teoretyczne oparte na zależnościach analitycznych oraz wynikach symulacji numerycznych, jak i wyniki przeprowadzonych pomiarów rozwiązań prototypowych oraz ich porównanie z rozwiązaniami komercyjnymi. W części teoretycznej został omówiony wpływ właściwości termofizycznych płynów, parametrów geometrycznych struktur mikrokanałowych zawierających sieć kanałów o przekroju prostokątnym oraz różnych technologii ich wykonania na efektywność odprowadzania ciepła przez te struktury chłodzące. Ponadto zwrócono uwagę na kształt przekroju poprzecznego mikrokanału oraz spadek współczynnika przejmowania ciepła w narożach w przypadku kanałów o niekołowym przekroju. Pokazano, że zjawisko to nabiera znaczenia wraz ze zmniejszaniem wymiarów kanałów, a w przypadku mikrokanałowych struktur chłodzących może prowadzić do znacznego przeszacowania ich parametrów cieplnych w obliczeniach numerycznych. Jednym z istotniejszych aspektów dyskutowanych w pracy związanych z analizą numeryczną jest dobór modeli turbulencji oraz związana z nim generacja siatki dyskretyzacyjnej. W części eksperymentalnej przedstawiono praktyczne rozwiązania mikrokanałowych struktur chłodzących dla przyrządów i układów stosowanych w energoelektronice i elektronice samochodowej. Przeprowadzone pomiary potwierdziły, że elementy te pozwalają odprowadzić ponad 600 W/cm2 bez przekraczania spadków ciśnienia rzędu 100 kPa, a nowe obudowy zintegrowane ze strukturami mikrokanałowymi są w stanie zapewnić bezpieczne i stabilne warunki pracy diod półprzewodnikowych mocy, odprowadzając z łatwością 5,5 kW mocy cieplnej. Badania porównawcze dla struktur diodowych umieszczonych w obudowie zintegrowanej ze strukturą mikrokanałową oraz w obudowie z konwencjonalnym, dwustronnym systemem chłodzenia cieczowego wykazały istotną przewagę nowej konstrukcji. W obszarze elektroniki samochodowej wykorzystanie struktur mikrokanałowych pozwala zachować bezpieczne temperatury pracy elementów elektronicznych i uniezależnić je od wpływu zmiennych i niekorzystnych warunków otoczenia, nawet w przypadku połączenia ich z systemem chłodzenia silnika w pojeździe i wykorzystania tzw. cieczy gorącej, czyli płynu chłodzącego ze standardowej pętli chłodzenia silnika spalinowego. W pracy podjęto także tematykę strat ciśnienia w torze przepływu cieczy chłodzącej, które uważane są za największy problem praktycznych zastosowań rozwiązań mikrokanałowych.

Dissertation is a first broad study on single-phase, liquid microchannel cooling systems for electronic applications. It presents the challenges in thermal management of electronic elements with respect to their operating conditions and various cooling solutions. The study covers both theoretical investigations based on classical equations and numerical simulations and measurement results of prototype constructions and their comparison to commercial solutions. In the theoretical part, the influence of various parameters of microchannel cooler: such as microchannel shape or the dimensions, and the coolant properties on the overall thermal performance of the micro heat sink is discussed. The special attention is being paid to heat transfer coefficient distribution along the perimeter in channels with non-circular cross-sections. It is shown that in the corners the heat transfer coefficient values decrease and the effect significance increases with the decrease of channel dimension. In the case of microchannels, the assumption of uniform heat transfer coefficient distribution can lead to a huge overestimation of the cooling abilities. One of the most important aspects of simulations, discussed in the study, is the proper choice of turbulence model and the appropriate design of the discretisation mesh associated with the given model. The experimental part covers tests of prototype microchannel cooling structures for power and automotive electronics. The conducted measurements prove that the heat fluxes exceeding 600 W/cm2 can be easily dissipated by the micro heat sinks with the rectangular channels, while the pressure drop is being kept below 100 kPa. Furthermore, the power semiconductor diodes encapsulated in new disc type packages integrated with microchannel heat sinks have been tasted up to 5.5 kW. They have been able to assure stable and safe operating conditions of power elements. The comparison of novel and conventional solutions shows the improvement of thermal parameters in a favour of the new constructions. In the area of automotive electronics, microchannel coolers, even with the aid of engine coolants can be used to maintain stable thermal operating condition of electronic equipment regardless of harsh environment. The pressure drop and head losses are also investigated in the work. Indeed they are treated as the greatest problem of microchannels practical application.

Mikrostruktury chłodzące do zastosowań w układach scalonych

Raj E., Stefański Ł., Lisik Z.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

2007

Vol. 48, nr 11

82-84

Omówiono wyniki analizy numerycznej mikrokanałowych struktur chłodzących przeznaczonych do integracji z układami VLSI. Przebadano i pokazano wpływ trzech podstawowych parametrów geometrycznych mikrostruktur chłodzących, zawierających kanały o przekroju prostokątnym, na całkowitą ilość ciepła odprowadzaną z pastylki półprzewodnikowej. Wyniki przeprowadzonych symulacji numerycznych mogą zostać wykorzystane w procesie optymalizacji pod kątem otrzymania jak najwydajniejszych struktur chłodzących z uwzględnieniem założonej technologii wykonania oraz parametrów eksploatacyjnych.

The paper presents results of numerical analysis of a microchannel cooling structure integrated with VLSI circuit. The influence of three geometrical parameters of microstructure on total heat overtaken from the semiconductor device is shown and explained. The results may be used for optimisation process with the main goal to design the most efficient structure with respect to given technological and operational parameters. The simulations and calculations were supported by ANSYS software.