Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка элементов гибридной системы локальной термостабилизации электронных модулей на основе микроканальных теплообменников и термоэлектрических преобразователей

Номер контракта: 14.577.21.0202

Руководитель: Дроздов Игорь Геннадьевич

Должность: Директор Института машиностроения и аэрокосмической техники

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
термостабилизация, система охлаждения, система нагрева, пористый теплообменный элемент, термоэлектрические модули, добротность, электрическое сопротивление, термоэдс

Цель проекта:
Разработка элементов гибридной системы локальной термостабилизации для защиты электронных модулей телекоммуникационного оборудования от перегрева и воздействия низких температур, обеспечивающей экономию электропитания оборудования наземных комплексов управления космическими аппаратами за счет перехода к локальной (точечной) термостабилизации компонентов критичных к тепловому режиму.

Основные планируемые результаты проекта:
Перечень научных и научно-технических результатов:
1. Промежуточные и заключительный отчеты о ПНИЭР, содержащие:
а) результаты выбора и обоснования экспериментальных образцов термоэлектрических материалов для экспериментального образца термоэлектрического модуля охлаждения (ТЭМО);
б) описание способов интенсификации теплообмена в элементах гибридной системы локальной термостабилизации;
в) описание математической модели микроканального теплообменника для подвода и отвода тепловой энергии в гибридной системе локальной термостабилизации при условии нестационарности и/или фазового перехода;
г) описание математической модели ТЭМО, функционирующего в условиях сопряжения с системой термостабилизации;
д) описание математической модели внешнего теплообменного блока для подвода и отвода тепловой энергии с учетом нестационарности;
е) результаты исследовательских испытаний экспериментальных образцов термоэлектрических материалов и предварительная оценка параметров экспериментального образца ТЭМО;
ж) результаты исследовательских испытаний экспериментального образца микроканального теплообменника;
з) описание конструкции экспериментального образца ТЭМО с заданной холодильной мощностью;
и) результаты исследовательских испытаний экспериментального образца ТЭМО;
к) результаты моделирования теплогидравлических процессов в элементах гибридной системы локальной термостабилизации;
л) описание конструкции экспериментального образца блока-охлаждения на основе ТЭМО;
м) результаты исследовательских испытаний экспериментального образца блока-охлаждения ТЭМО;
н) результаты исследовательских испытаний макета гибридной системы локальной термостабилизации, обработки результатов испытаний и их сравнения с результатами теоретических исследований;
о) результаты оптимизации гибридной системы локальной термостабилизации по энергопотреблению;
п) верификацию математических моделей по результатам экспериментальных исследований;
р) технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики;
с) обобщение и оценку результатов исследований, выводы по результатам ПНИЭР.
2 Экспериментальные образцы термоэлектрических материалов р- и n- типов проводимости.
3 Экспериментальный образец микроканального теплообменника.
4 Экспериментальный образец ТЭМО.
5 Экспериментальный образец блока-охлаждения на основе ТЭМО.
6 Экспериментальный стенд для проведения теплогидравлических исследований макета гибридной системы локальной термостабилизации.
7 Макет гибридной системы локальной термостабилизации.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Описание конечного продукта, создаваемого с использованием результатов, планируемых при выполнении проекта, места и роли проекта и его результатов в решении задачи/проблемы.
Элементы гибридной системы локальной термостабилизации для защиты электронных модулей телекоммуникационного оборудования позволят в дальнейшем производить такие системы.

2. Оценка элементов новизны научных (технологических) решений, применявшихся методик.
В результате проведенных работ будут разработаны математические модели элементов гибридной системы локальной термостабилизации при условии нестационарности и/или фазового перехода, а также проведено математическое моделирование для расчета конструктивных параметров системы при заданных значениях тепловой нагрузки. Разработанные на основе моделирования элементы системы будут реализованы в виде макета. Разработанный и спроектированный стенд для проведения теплогидравлических исследований позволит провести испытания. На основе полученных экспериментальных данных будет проведена верификация математических моделей.

3. Сопоставление с результатами аналогичных работ, определяющими мировой уровень.
Концепция разрабатываемой гибридной системы локальной термостабилизаци предложена впервые и не имеет прямых аналогов, что подтверждается аналитическим обзором современной научно-технической литературы.

4. Пути и способы достижения заявленных результатов, ограничения и риски.
Заявленные результаты невозможно достичь без участия компании АО "РИФ", г.Воронеж в качестве индустриального партнера.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Описание областей применения планируемых результатов (области науки и техники, отрасли промышленности и социальной сферы, в которых могут использоваться результат или планируемая на их основе инновационная продукция).
Гибридная система локальной термостабилизации предназначена для защиты электронных модулей телекоммуникационного оборудования от перегрева и воздействия низких температур. Может применяться в наземных комплексах управления космическими аппаратами, базовыми станциями связи, а также любой другой микроэлектронной аппаратуры.

2. Описание практического внедрения планируемых результатов или перспектив их использования.
На основе договора с индустриальным партнером результаты, полученные в ходе проведения ПНИЭР будут внедрены в производство АО "РИФ", г.Воронеж. Потенциальными потребителями данной разработки могут быть производители микропроцессорной техники («ВЗПП-Микрон», ГК «Sitronics», Samsung Electronics, Qualcomm) и производители оборудования сотовой (системы скоростной передачи данных 3G, 4G) и космической связи (Концерн «Созвездие», ГК «Ростехнологии»).

3. Оценка или прогноз влияния планируемых результатов на развитие научно-технических и технологических направлений, разработку новых технических решений; на изменение структуры производства и потребления товаров и услуг в соответствующих секторах рынка и социальной сферы.
Гибридная система локальной термостабилизации должна обеспечить существенную экономию ресурсов электропитания телекоммуникационного оборудования, а также надежность и время непрерывной работы за счет перехода к локальной (точечной) термостабилизации компонентов критичных к тепловому режиму. Это позволит развивать телекоммуникационную инфраструктуру Российской Федерации, в том числе за счет освоения территории Сибири и Крайнего Севера.

4. Оценка или прогноз влияния планируемых результатов на развитие исследований в рамках международного сотрудничества, развитие системы демонстрации и популяризации науки, обеспечение развития материально-технической и информационной инфраструктуры.
Разрабатываемая гибридная система локальной термостабилизации предназначена для охлаждения или нагрева компонентов электронной аппаратуры, производство которой сконцентрировано в основном в странах Азии (Корея, Китай и т.д.). Таким образом, возможно развитие исследований в рамках международного сотрудничества.

Текущие результаты проекта:
1. Промежуточный отчет о ПНИЭР, содержащий:
а) аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИЭР;
б) выбор и обоснование направлений исследования по созданию гибридной системы локальной термостабилизации;
в) результаты выбора и обоснования экспериментальных образцов термоэлектрических материалов для экспериментального образца;
г) описание способов интенсификации теплообмена в элементах гибридной системы локальной термостабилизации;
2. Технологическая оснастка для «холодного» и «горячего» прессования, зонной перекристаллизации и закалки из жидкого состояния экспериментальных образцов термоэлектрических материалов.
3. Экспериментальные образцы термоэлектрических материалов р- и n- типов проводимости.
4. Эскизная конструкторская документация на технологическую оснастку для «холодного» и «горячего» прессования, зонной перекристаллизации и закалки из жидкого состояния термоэлектрических материалов.
5. Технологическая инструкция по изготовлению экспериментальных образцов термоэлектрических материалов р- и n- типов проводимости.
6. Акт изготовления технологической оснастки для «холодного» и «горячего» прессования, зонной перекристаллизации и закалки из жидкого состояния термоэлектрических материалов.
7. Акт изготовления экспериментальных образцов термоэлектрических материалов р- и n- типов проводимости.
8. Программа и методики исследовательских испытаний экспериментальных образцов термоэлектрических материалов.
9. Акт и протоколы исследовательских испытаний экспериментальных образцов термоэлектрических материалов.