Improvement of Effectiveness of Cooling of Electronic Heat-Loaded Modules

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorNikolaenko, Yu. E.
dc.contributor.authorBaranyuk, О. V.
dc.contributor.authorRachynskyi, A. Yu.
dc.contributor.authorPekur, D. V.
dc.contributor.authorMyniailo, M. A.
dc.date.accessioned2022-02-16T10:01:03Z
dc.date.available2022-02-16T10:01:03Z
dc.date.issued2020
dc.description.abstractenThere has been developed, manufactured and researched by numerical and experimental methods an operating sample of a typical construction of a cooling system of electronic heat-loaded modules of dual application, which can be used in devices of both special and civil purposes. The main idea of organizing an effective cooling is to provide heat transfer from a heat-loaded module, located in conditions where it is impossible to provide the thermal regime necessary for trouble-free operation, to an area where it is possible to organize the dissipation of the transported heat flow through free convection. A gravity-assisted heat pipe with a threaded capillary structure was used as a heat transfer device. As heat-loaded modules there were used powerful volumetric electronic modules made in the form of a prism with flat side faces, on which powerful semiconductor electronic components were installed. Due to application of a highly efficient closed evaporation-condensation cycle of heat transfer occurred in heat pipes, it became possible to increase the power of the electronic module in almost two times while keeping its temperature within the specified limits, graphical dependences of the temperature of semiconductor electronic components on the consumed electric power in the range from 13 to 36 W were obtained by using a calculation method. The experimental data were compared with those obtained due to the calculation.uk
dc.description.abstractruРазработан, изготовлен и исследован с помощью численных и экспериментальных методов действующий образец типовой конструкции системы охлаждения электронных теплонагруженных модулей двойного применения, который можно использовать в устройствах как специального, так и гражданского назначения. Задача представленной работы состояла в организации эффективного охлаждения теплонагруженого модуля для безотказной его работы посредством свободной конвекции. Это позволит обеспечить бесшумную и долговременную работу системы охлаждения. С целью удовлетворить выдвинутые требования, в качестве устройства передачи теплоты использовалась гравитационная тепловая труба с резьбовой капиллярной структурой. Особенностью разработанной авторами эргономичной конструкции системы охлаждения является совместное использование тепловой трубы и радиатора в виде шара с плоскими радиальными ребрами. В качестве теплонагруженных модулей использовались мощные объемные электронные модули, выполненные в виде призмы с плоскими боковыми гранями, на которых были установлены мощные полупроводниковые электронные компоненты. Исследования проводились посредством моделирования процесса передачи теплоты от теплонагруженного модуля к охлаждающему потоку воздуха средствами программного комплекса ANSYS-Fluent. За счет использования высокоэффективного замкнутого испарительно-конденсационного цикла передачи теплоты, протекающего в тепловых трубах, удалось более чем вдвое увеличить мощность электронного модуля при обеспечении его температуры в заданных пределах. Моделирование средствами ANSYS-Fluent позволило разработать конструкцию радиатора охлаждения зоны конденсации тепловой трубы, определить эффективность оребрения радиатора и тепловые потоки в зоне нагрева. Расчетным путем получены графические зависимости температуры полупроводниковых электронных компонентов от потребляемой электрической мощности в диапазоне от 13 до 36 Вт. Проведено сравнение экспериментальных данных с расчетными.uk
dc.description.abstractukРозроблено, виготовлено та дослiджено за допомогою численних та експериментальних методiв дiючий зразок типової конструкцiї системи охолодження електронних теплонавантажених модулiв подвiйного застосування, який можна використовувати в пристроях як спецiального, так i цивiльного призначення. Завдання представленої роботи полягало в органiзацiї ефективного охолодження теплонавантаженого модуля для безвiдмовної його роботи за допомогою вiльної конвекцiї. Це дозволить забезпечити безшумну i довготривалу роботу системи охолодження. З метою вiдповiдностi висунутим вимогам, в якостi пристрою передачi теплоти використовувалася гравiтацiйна теплова труба з рiзьбовою капiлярною структурою. Особливiстю розробленої авторами ергономiчної конструкцiї системи охолодження є спiльне використання теплової труби i радiатора у виглядi кулi з плоскими радiальними ребрами. У теплонавантаженому модулi використовувалися потужнi об’ємнi електроннi модулi, виконанi у виглядi призми з плоскими бiчними гранями, на яких були встановленi потужнi напiвпровiдниковi електроннi компоненти. Дослiдження проводилися за допомогою моделювання процесу передачi теплоти вiд теплонавантаженого модуля до охолоджуючого потоку повiтря засобами програмного комплексу ANSYSFluent. За рахунок використання високоефективного замкнутого випарно-конденсацiйного циклу передачi теплоти, що протiкає в теплових трубах, вдалося бiльш нiж удвiчi збiльшити потужнiсть електронного модуля при забезпеченнi його температури в заданих межах. Моделювання засобами ANSYS-Fluent дозволило розробити конструкцiю радiатора охолодження зони конденсацiї теплової труби, визначити ефективнiсть оребрения радiатора i тепловi потоки в зонi нагрiву. Розрахунковим шляхом отриманi графiчнi залежностi температури напiвпровiдникових електронних компонентiв вiд споживаної електричної потужностi в дiапазонi вiд 13 до 36 Вт. Проведено порiвняння експериментальних даних з розрахунковими.uk
dc.format.pagerangeС. 47-55uk
dc.identifier.citationImprovement of Effectiveness of Cooling of Electronic Heat-Loaded Modules / Nikolaenko Yu. E., Baranyuk О. V., Rachynskyi A. Yu., Pekur D. V., Myniailo M. A. // Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць. – 2020. – Вип. 81. – С. 47-55. – Бібліогр.: 33 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/RADAP.2020.81.47-55
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/46523
dc.language.isoenuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.sourceВісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування: збірник наукових праць, Вип. 81uk
dc.subjectsemiconductor electronic modulesuk
dc.subjectLEDsuk
dc.subjectheat pipeuk
dc.subjectfree convectionuk
dc.subjectefficiencyuk
dc.subjectнапiвпровiдниковi електроннi модулiuk
dc.subjectсвтодiодиuk
dc.subjectтеплова трубаuk
dc.subjectвiльна конвекцiяuk
dc.subjectефективнiстьuk
dc.subjectполупроводниковые электронные модулиuk
dc.subjectсветодиодыuk
dc.subjectтепловая трубаuk
dc.subjectсвободная конвекцияuk
dc.subjectэффективностьuk
dc.subject.udc519.876.5uk
dc.titleImprovement of Effectiveness of Cooling of Electronic Heat-Loaded Modulesuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
VKPIRR-2020_81_47-55.pdf
Розмір:
4.81 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.01 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 81