Влияние параметров теплообменных штырьковых структур на их эксплуатационные характеристики

Формирование на поверхности теплосъемных пластин развитых структур штырькового типа - перспективный способ повышения их эффективности. Актуальной задачей является выбор оптимальных параметров штырьков и их взаимного расположения. Рассмотрен метод деформирующего резания для получения штырьковых структур. Приведена методика и результаты сравнительных испытаний на конвективный теплообмен на стенде, имитирующем работу системы жидкостного охлаждения. Рассмотрено влияние плотности расположения штырьков в структуре, формы штырьков, их вертикальности и направления течения теплоносителя на температуру охлаждаемого элемента и гидравлическое сопротивление структуры. Установлено, что наилучшие эксплуатационные характеристики имеет структура с плотностью расположения порядка 70 штырьков на каждом квадратном сантиметре. Наилучшие показатели получены для вертикальных игольчатых штырьков.

Литература

[1] Hitachi T., Gohara H., Nagaune F. Direct liquid cooling IGBT module for automotive applications // Fuji Electric Review. 2012. Vol. 58. No. 2. P. 55-59. URL: http://www.fujielectric.com/company/tech/pdf/58-02/FER-58-2-055-2012.pdf

[2] Колпаков А. Охлаждение силовых модулей: проблемы и решения. Часть 1 // Силовая электроника. 2012. № 3. С. 12-18. URL: http://power-e.ru/2012_3_72.php

[3] Использование штырьковых структур нового типа для охлаждения электронной аппаратуры / Н.Н. Зубков, А.И. Овчинников, А.С. Трофимович, А.С. Черкасов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2014. № 2. С. 70-79.

[4] Зубков Н.Н., Овчинников А.И. Способ получения поверхностей с чередующимися выступами и впадинами и инструмент для его реализации. Патент 2044606 РФ. Опубл. 1995.

[5] Зубков Н.Н., Битюцкая Ю.Л. Исследование теплообменных характеристик штырьковых структур // News of science. Proceedings of materials the international scientific conference. 2015. С. 54-58.

[6] Subramanian S., Sridhar K.S., Umesh C.K. Comparative study for improving the thermal and fluid flow performance of micro channel fin geometries using numerical simulation // American Journal of Engineering Research. 2015. Vol. 4. No. 7. P. 73-82. URL: http://www.ajer.org/papers/v4(07)/J047073082.pdf

[7] Loong S.-J., Smith D.L. United States patent application publication US 2011/0079376 A1. Cold plate with pins. Publ. 2011.

[8] Получение штырьковых структур для кипения азота / Н.Н. Зубков, А.С. Трофимович, А.И. Овчинников, Г.Ю. Цфасман, В.В. Городников // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2013. № 1. C. 100-109.

[9] Зубков Н.Н., Битюцкая Ю.Л., Войнов С.А. Моделирование процесса формирования штырьков при деформирующем резании пластины // Вестник машиностроения. 2015. № 11. С. 18-22.