Регистрация / Вход
Прислать материал

Эффективные методы охлаждения радиоэлектронного оборудования

Сведения об участнике
ФИО
Николаева Дарья Вадимовна
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н.Туполева-КАИ»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Машиностроение. Энергетика
Раздел области наук
Энергосберегающие системы аккумулирования, транспортировки, распределения и использования электроэнергии
Тема
Эффективные методы охлаждения радиоэлектронного оборудования
Резюме
В работе представлены результаты исследования в области вынужденно-конвективного воздушного охлаждения установок малой и средней мощности. Показаны преимущества разрезного оребрения и перспективы дальнейших исследований по изучаемой тематике. Предложено описание экспериментального стенда и представлены результаты экспериментов. Отдельное внимание уделяется прикладному аспекту — возможности практического применения экспериментальной установки и внедрения данной системы охлаждения в уже существующие системы.
Ключевые слова
интенсификация, охлаждение, оребрение, теплообмен
Цели и задачи
Основной целью проекта является исследование возможностей наиболее эффективного оребрения для охлаждения элементов радио-электронного оборудования. В связи с этим выделяется ряд задач: определение области применения и рабочего диапазона рассматриваемых интенсификаторов, создание экспериментального стенда и получения результатов экспериментов, обработка данных и получение зависимостей, обобщение и представление перспектив проекта.
Введение

Современное радиоэлектронное оборудование в процессе своей повседневной работы характеризуется значительным тепловыделением. Для обеспечения безотказного функционирования таких приборов во всем диапазоне рабочих режимов необходимо обеспечить постоянное охлаждение наиболее теплонагруженных элементов. Достаточно изучены на сегодняшний день вопросы по отводу тепловых потоков в элементах промышленного электронного оборудования. Однако, в основном, в таких исследованиях значения тепловой мощности теплового потока не превышают 200 Вт. Поэтому остается целый ряд вопросов, связанных с интенсификацией теплообмена при тепловых нагрузках от 200-700 Вт. 

Методы и материалы

Для подробного изучения метода охлаждения электро-силового и радиоэлектронного оборудования был разработан и создан экспериментальный стенд, состоящий из нагревателя, рабочего участка, системы охлаждения и персонального компьютера, обрабатывающего выходные данные. Рабочие участки представляют собой поверхности с кольцевыми ребрами, состоящими из меди. Одна из поверхностей имеет гладкие ребра, технология изготовления другой основана на разрезном оребрении — ребра разрезаны по длине и разогнуты во взаимообратных направлениях. В результате обработки экспериментальных данных были получены зависимости числа Nu от числа Re, теплового сопротивления от тепловой нагрузки, а также зависимость отводимого теплового потока от температуры охлаждаемого элемента поверхности и гладкими ребрами и поверхности с разрезными ребрами соответственно. Опыты проходили при вынужденном обдуве воздухом рабочих поверхностей в диапазоне чисел Re от 12000 до 30000.

Описание и обсуждение результатов

Рассматривая результаты полученных исследований, можно отметить, что рабочий участок с разрезными ребрами обладает более высокой тепловой эффективностью, чем система с гладкими ребрами. Однако, рассмотрение вопросов, связанных с тепловой эффективностью системы охлаждения требует проведения оценки гидравлического сопротивления. Отмечу, что во всем диапазоне чисел Рейнольдса наблюдается превышение гидравлического сопротивления на рабочем участке с разрезным оребрением. В результате совместного рассмотрения вопросов тепловой эффективности и гидравлического сопротивления воздушных систем охлаждения можно отметить, что достигнутую интенсификацию теплообмена при использовании разрезного оребрения можно объяснить совместным влиянием двух основных факторов: во-первых, тем, что наличие рассечений теплообменной поверхности не дает сформироваться полноценному пограничному слою по длине ребра и, во-вторых, регулярными срывами потока с начальной и конечной кромки ребра, за счет чего происходит некоторая дополнительная турбулизация потока. Основным параметром, характеризующим качество систем охлаждения, является тепловое сопротивление (R=∆t/Q). Из графиков, полученных на основе экспериментальных исследований, следует, что в диапазоне тепловых нагрузок от 100 до 450 Вт тепловое сопротивление систем, выполненных на разрезном оребрении от 1,5 до 1,25 раз ниже сопротивления рабочего участка с гладкими ребрами. С увеличением мощности более 500 Вт наблюдается тенденция на снижение теплового сопротивления рабочего участка с гладкими ребрами. С учетом экспериментальных данных по тепловой эффективности, также представленных в работе, можно отметить, что более предпочтительным для использования в вынужденно-конвективных системах охлаждения электро-силового и радиоэлектронного оборудования является разрезное оребрение.

Используемые источники
1. Лопатин А.А., Щелчков А.В. Интенсификация теплообмена в системах охлаждения рентгеновских аппаратов непрерывного действия. РНКТ 5, Москва, 2008 г., Том 6.
2. Письменныйм Е.Н., Бурлей В.Д., Баранюк А.В., Терех А.М., Полупан Г.П., Карвахал М.И., Сильва Ф.С.Тепловая эффективность поверхности с пластинчато-просеченным оребрением. РНКТ 4, Москва 2006 г., Том 6.
3. Письменныйм Е.Н., Эпик Э.Я., Баранюк А.В., Терех А.М., Бурлей В.Д. Структура потока в полуоткрытых плоских каналах с разрезными стенками элементов охлаждения РЭА. Пром. Теплотехника, 2007, т. 29, №4.
4. Лопатин А.А., Щелчков А.В., Ульянова Р.А. Сравнительный анализ воздушных систем охлаждения рентгеновских аппаратов непрерывного действия. РНКТ 5, Москва, 2008 г., Том 6, с.110-113.
Information about the project
Surname Name
Nikolaeva Daria
Project title
Effective methods of cooling electronic equipment
Summary of the project
The paper presents the results of research in the field of forced - convection air-cooled small and medium power plants . The advantages of split fins and prospects for further research on the subject under study . The experimental device is described and the results of experiments . Special attention is paid to applied aspects - practical application of the experimental setup and implementation of the cooling systems in existing systems .
Keywords
intensification, cooling, fins, heat exchange