Πειραματική μελέτη συστήματος ψύξης ηλεκτρονικών ισχύος με ψεκασμό
Τα ηλεκτρονικά ισχύος συναντώνται σε ένα πλήθος από εφαρμογές που σχετίζονται με την ανάπτυξη της τεχνητής νοημοσύνης, του διαδικτύου, των υπερυπολογιστών αλλά και των τηλεπικοινωνιών και μεταφορών. Η λειτουργία τους είναι συνδεδεμένη με την έκλυση θερμότητας, η οποία οδηγεί στην αύξηση της θερμοκρα...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2023
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | https://hdl.handle.net/10889/24759 |
| id |
nemertes-10889-24759 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Ψύξη με ψεκασμό Κρίσιμη ροή θερμότητας Παροχή μάζας Ύψος ψεκασμού Διάταξη κλειστού βρόγχου με R410A Spray cooling Critical heat flux Mass flow rate Spray height R410A closed-loop configuration |
| spellingShingle |
Ψύξη με ψεκασμό Κρίσιμη ροή θερμότητας Παροχή μάζας Ύψος ψεκασμού Διάταξη κλειστού βρόγχου με R410A Spray cooling Critical heat flux Mass flow rate Spray height R410A closed-loop configuration Γαβαλάς, Αντώνιος Πειραματική μελέτη συστήματος ψύξης ηλεκτρονικών ισχύος με ψεκασμό |
| description |
Τα ηλεκτρονικά ισχύος συναντώνται σε ένα πλήθος από εφαρμογές που σχετίζονται με την ανάπτυξη της τεχνητής νοημοσύνης, του διαδικτύου, των υπερυπολογιστών αλλά και των τηλεπικοινωνιών και μεταφορών. Η λειτουργία τους είναι συνδεδεμένη με την έκλυση θερμότητας, η οποία οδηγεί στην αύξηση της θερμοκρασίας τους, απειλώντας την αξιοπιστία τους. Το φαινόμενο αυτό εντείνεται από την συνεχή μείωση του μεγέθους τους και αύξηση της ισχύος τους που προκαλεί η τεχνολογική εξέλιξη. Έτσι, οι συμβατικές μέθοδοι ψύξης μη δυνάμενες να ανταποκριθούν στις υψηλές απαιτήσεις απαγωγής θερμότητας δίνουν την θέση τους σε καινοτόμες μεθόδους. Μια τέτοια μέθοδος είναι η ψύξη με ψεκασμό, η οποία είναι από τους πλέον αποτελεσματικούς τρόπους απομάκρυνσης θερμότητας διατηρώντας ταυτόχρονα σε χαμηλά θερμοκρασιακά επίπεδα τις ψυχόμενες επιφάνειες. Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζεται η μέθοδος ψύξης με ψεκασμό, αναλύονται οι μηχανισμοί μεταφοράς θερμότητας που διέπουν αυτή την μέθοδο και γίνεται επεξεργασία δεδομένων που ελήφθησαν από κλειστό σύστημα ψύξης με ψεκασμό, το ψυκτικό μέσο του οποίου είναι το R410A, με σκοπό την κατανόηση της επίδρασης των παραμέτρων της παροχής ψυκτικού μέσου και του ύψους του ακροφυσίου από την θερμαινόμενη επιφάνεια στην αποτελεσματικότητα της μεθόδου. Ειδικότερα, μελετήθηκαν τέσσερις παροχές από 4,5 μέχρι 7,5 g/s στα ύψη ψεκασμού 15 και 25 mm. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η αύξηση της παροχής επέφερε μείωση της απόδοσης της μεθόδου, ενώ στο ύψος των 25 mm βελτιώθηκαν τόσο οι τιμές της θερμικής ροής όσο και εκείνες της επιφανειακής θερμοκρασίας. Οι θερμικές ροές που επιτεύχθηκαν ξεπέρασαν τα 200 W/cm2, με ταυτόχρονη διατήρηση της επιφανειακής θερμοκρασίας κάτω από τους 37°C. Η ταχύτητα πρόσπτωσης, το πλήθος και η διάμετρος των σταγονιδίων, καθώς και η επιφάνεια διαβροχής, η ανακυκλοφορία στον θάλαμο ψεκασμού και το πάχος του στρώματος ρευστού πάνω από την επιφάνεια συνιστούν σημαντικές παραμέτρους, οι οποίες – επηρεαζόμενες από την παροχή ψυκτικού και το ύψος ψεκασμού – καθορίζουν την απόδοση της μεθόδου ψύξης με ψεκασμό. |
| author2 |
Gavalas, Antonios |
| author_facet |
Gavalas, Antonios Γαβαλάς, Αντώνιος |
| author |
Γαβαλάς, Αντώνιος |
| author_sort |
Γαβαλάς, Αντώνιος |
| title |
Πειραματική μελέτη συστήματος ψύξης ηλεκτρονικών ισχύος με ψεκασμό |
| title_short |
Πειραματική μελέτη συστήματος ψύξης ηλεκτρονικών ισχύος με ψεκασμό |
| title_full |
Πειραματική μελέτη συστήματος ψύξης ηλεκτρονικών ισχύος με ψεκασμό |
| title_fullStr |
Πειραματική μελέτη συστήματος ψύξης ηλεκτρονικών ισχύος με ψεκασμό |
| title_full_unstemmed |
Πειραματική μελέτη συστήματος ψύξης ηλεκτρονικών ισχύος με ψεκασμό |
| title_sort |
πειραματική μελέτη συστήματος ψύξης ηλεκτρονικών ισχύος με ψεκασμό |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://hdl.handle.net/10889/24759 |
| work_keys_str_mv |
AT gabalasantōnios peiramatikēmeletēsystēmatospsyxēsēlektronikōnischyosmepsekasmo AT gabalasantōnios experimentalstudyofaspraycoolingsystemforpowerelectronics |
| _version_ |
1771297220469981184 |
| spelling |
nemertes-10889-247592023-03-10T04:36:36Z Πειραματική μελέτη συστήματος ψύξης ηλεκτρονικών ισχύος με ψεκασμό Experimental study of a spray cooling system for power electronics Γαβαλάς, Αντώνιος Gavalas, Antonios Ψύξη με ψεκασμό Κρίσιμη ροή θερμότητας Παροχή μάζας Ύψος ψεκασμού Διάταξη κλειστού βρόγχου με R410A Spray cooling Critical heat flux Mass flow rate Spray height R410A closed-loop configuration Τα ηλεκτρονικά ισχύος συναντώνται σε ένα πλήθος από εφαρμογές που σχετίζονται με την ανάπτυξη της τεχνητής νοημοσύνης, του διαδικτύου, των υπερυπολογιστών αλλά και των τηλεπικοινωνιών και μεταφορών. Η λειτουργία τους είναι συνδεδεμένη με την έκλυση θερμότητας, η οποία οδηγεί στην αύξηση της θερμοκρασίας τους, απειλώντας την αξιοπιστία τους. Το φαινόμενο αυτό εντείνεται από την συνεχή μείωση του μεγέθους τους και αύξηση της ισχύος τους που προκαλεί η τεχνολογική εξέλιξη. Έτσι, οι συμβατικές μέθοδοι ψύξης μη δυνάμενες να ανταποκριθούν στις υψηλές απαιτήσεις απαγωγής θερμότητας δίνουν την θέση τους σε καινοτόμες μεθόδους. Μια τέτοια μέθοδος είναι η ψύξη με ψεκασμό, η οποία είναι από τους πλέον αποτελεσματικούς τρόπους απομάκρυνσης θερμότητας διατηρώντας ταυτόχρονα σε χαμηλά θερμοκρασιακά επίπεδα τις ψυχόμενες επιφάνειες. Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζεται η μέθοδος ψύξης με ψεκασμό, αναλύονται οι μηχανισμοί μεταφοράς θερμότητας που διέπουν αυτή την μέθοδο και γίνεται επεξεργασία δεδομένων που ελήφθησαν από κλειστό σύστημα ψύξης με ψεκασμό, το ψυκτικό μέσο του οποίου είναι το R410A, με σκοπό την κατανόηση της επίδρασης των παραμέτρων της παροχής ψυκτικού μέσου και του ύψους του ακροφυσίου από την θερμαινόμενη επιφάνεια στην αποτελεσματικότητα της μεθόδου. Ειδικότερα, μελετήθηκαν τέσσερις παροχές από 4,5 μέχρι 7,5 g/s στα ύψη ψεκασμού 15 και 25 mm. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η αύξηση της παροχής επέφερε μείωση της απόδοσης της μεθόδου, ενώ στο ύψος των 25 mm βελτιώθηκαν τόσο οι τιμές της θερμικής ροής όσο και εκείνες της επιφανειακής θερμοκρασίας. Οι θερμικές ροές που επιτεύχθηκαν ξεπέρασαν τα 200 W/cm2, με ταυτόχρονη διατήρηση της επιφανειακής θερμοκρασίας κάτω από τους 37°C. Η ταχύτητα πρόσπτωσης, το πλήθος και η διάμετρος των σταγονιδίων, καθώς και η επιφάνεια διαβροχής, η ανακυκλοφορία στον θάλαμο ψεκασμού και το πάχος του στρώματος ρευστού πάνω από την επιφάνεια συνιστούν σημαντικές παραμέτρους, οι οποίες – επηρεαζόμενες από την παροχή ψυκτικού και το ύψος ψεκασμού – καθορίζουν την απόδοση της μεθόδου ψύξης με ψεκασμό. Power electronics are found in a variety of applications related to the development of artificial intelligence, internet, supercomputers, as well as telecommunications and transports. Their function is related to heat release, which causes an increase in their temperature, resulting in reliability decrease. The issue of increased temperatures is exacerbated due to the constant reduction of their size and the increase of their power caused by rapid advances in technology. Conventional cooling methods are unable to satisfy high heat dissipation needs, so innovative cooling methods are introduced. Spray cooling, identified as one of the most effective cooling methods due to the achievement of high heat transfer rates in low surface temperatures, is among these methods. In this dissertation, spray cooling method is presented, heat transfer mechanisms that govern this method are overviewed and data obtained from a closed-loop R410A spray cooling system, are analyzed, in order to explore the influence of mass flow rate and spray height on the efficiency of this method. In particular, four mass flow rates from 4.5 to 7.5 g/s at 15 and 25 mm were examined. The results indicated that increase in mass flow rate induced deterioration of heat transfer performance, whereas at greatest spay height critical heat flux values and surface temperatures were improved. Heat flux values of more than 200 W/cm2 were achieved, while surface temperatures were maintained below 37°C. Impinging velocity, number and diameter of droplets, as well as spray coverage area, recirculation in spray chamber and thickness of fluid’s layer above the surface are major parameters, affected by mass flow rate and spray height, that determine the spray cooling performance. 2023-03-09T09:47:12Z 2023-03-09T09:47:12Z 2023-03-09 https://hdl.handle.net/10889/24759 el CC0 1.0 Universal http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/ application/pdf |
