Рідинна система охолодження потужного електронного компонента

Рідинна система охолодження потужного електронного компонента, що містить один або декілька рідинних теплообмінників з багатьох паралельних щілинних мікроканалів, перпендикулярних до контактної поверхні для приєднання до потуж ного компонента, шириною к  0,1 0,3 мм і товщиною стінок (ребер) р  1 12 мм та їх висотою , Рідинна система охолодження потужного електронного компонента відноситься до галузі електронно-обчислювальної техніки, радіоелектронної техніки та приладобудування і може бути використана при створенні сучасних та перспективних електронно-обчислювальних машин, в т.ч. персональних, та інших засобів радіоелектронної техніки з метою забезпечення нормальних теплових режимів потужних електронних компонентів, зокрема мікропроцесорів, а також - для охолодження інших тепловиділяючих пристроїв, наприклад, для відведення теплоти від гарячих пластин термоелектричних модулів тощо. Для підвищення ефективності охолодження потужних електронних компонентів радіоелектронної та електронно-обчислювальної техніки замість повітряних систем охолодження все частіше використовуються рідинні системи охолодження. Відомі рідинні системи охолодження теплонапружених електронних компонентів, які містять рідинний теплообмінник який встановлено на тепло напруженому компоненті із забезпеченням теплового контакту, помпу та радіатор для охолодження рідини, що з'єднані між собою за допомогою жорстких або гнучких трубопроводів у замкнений рідинний контур [патент США №6697253, МПК7 GO6F1/20, НО5К1/20, опубл. 24.02.2004р. Liquid cooling systems and personal computer using thereof. Rintaro Minamitani et. al., Hitachi Ltd (JP)], [Сергей Асмаков. Системы охлаждения: экспансия продолжается. - КомпьютПресс, 2002г., №4, с.38-43], [Кравец В.Ю., Коньшин В.И., Пархоменко Г.А., Система водяного охлаждения мощного процесора ПЭВМ. - Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2005г., №1, с.42-44], [деклараційний патент України №59101А, МПК7 НО5К7/20, опубл. 15.08.2003р., бюл. №8, 2003р. та із статті: Глеб Пархоменко. Водные процедуры. - Мой компьютер, 2004г., №9/284, с. 17-19, рис. 1, рис. 7, рис. 9], [патент України на корисну модель №22628, БИ№5, 2007р.]. Теплота, що виділяється при роботі мікропроцесора, поглинається рідиною, що прокачується помпою по рідинному теплообміннику, і яка далі поступає по замкненому рідинному контуру системи до радіатора, охолоджується за рахунок природного, або примусового руху повітря. Недоліком відомих рідинних систем є обмежена ефективність охолодження теплонапруженного електронного компонента, що обумовлено низькою потужністю відведення теплоти теплообмінником від теплонапруженного компонента hр  5  10 мм, з камер для введення та відведен ( 8  25 Вm 2 смоснов и ) при середній різниці температур маж поверхнею теплонапруженого компонента і (19) UA (11) 57283 (13) U ня охолоджуючої рідини, насос, зовнішній теплообмінник і трубопроводи, за допомогою яких рідинні теплообмінники, насос і зовнішній теплообмінник об'єднані у замкнений контур, яка відрізняється тим, що в камері для введення рідини встановлено біля верхньої поверхні із ухилом і  0,002 до неї роздрібнювач струмин рідини, що надходить до неї. 3 57283  рідиною t  30 C та низькою інтенсивністю охолодження рідини в радіаторі шляхом природної або примусової повітря приміщення. Найбільш близьким аналогом систем, що заявляється є рідинна система охолодження потужного електронного компонента [патент України на корисну модель №48048, 54 №5, 2010 р] принята за прототип. При роботі цієї системи, при збереженні коефіцієнтів тепловіддачі в теплообміннику від поверхні каналів до рідини в межах 8  24  103 Вт / м2 досягається, завдяки переходу на теплообмінники, виконані з багатьох щілинних паралельних мікроканалів шириною , к  0,1 0,3мм , товщиною стінок р  12мм та висотою hp  13  16 , , р  р  р , розташованих рід перпендикулярно до поверхні контактної основи, підвищення у 2,5  3,5 рази питомого тепловідведення від теплонапруженої поверхні (до 33  150Вт / см2 ) і зменшення у 15  2 рази , ( р  6кПа ) гідравлічного опору теплообмінника. До недоліків прототипу слід віднести: 1) недостатню ефективність повітряних радіаторів та значну кількість теплоти, що викидається в оточуюче середовище. Задачею технічного рішення, що заявляється, є забезпечення рівномірності введення рідини в канали з метою підвищення у 12  125 рази пито, , мого тепловідведення від теплонапруженої поверхні за рахунок встановлення в камері введення охолоджуючої рідини роздрібнювача струменю рідини, у вигляді, що встановлюється з нахилом і  0,002 від поверхні введення рідини в канали до протилежного боку камери з відстанню 1 15мм . , Суть та принцип дії запропонованої рідинної системи охолодження потужного електронного компонента пояснюється кресленнями: - На Фіг.1 схематично наведено загальний вигляд рідинної системи охолодження. - На Фіг.2 схематичний вигляд фронтальної проекції і вигляду зверху рідинного щілинного теплообмінника з встановленням роздрібнювача рідини, що вводиться у теплообмінник. - На Фіг.3 переріз рідинного щілинного теплообмінника для варіанту утворення каналів за рахунок набору з пластин з прокладками. - На Фіг.4 переріз цього ж теплообмінника для варіанту прорізання щілинних каналів в одній плиті. Рідинна система охолодження потужного електронного компонента (див. Фіг.1) містить основний рідинний теплообмінник 1 з контактною повер 4 хнею 2 для приєднання до неї потужного електронного компонента 3, насос 4, зовнішній рідино повітряний теплообмінник 5, які за допомогою трубопроводів 6,7,8 об'єднуються в замкнений контур. Основний рідинний теплообмінник виконано з високо теплопровідного матеріалу у вигляді багатьох щілинних паралельних мікроканалів 10 (Фіг.2, Фіг.3, Фіг.4), розташованих перпендикулярно до контактної поверхні для приєднання до потужного електронного компонента та штуцерів 11 і 12 (Фіг.2, Фіг.3, Фіг.4) для приєднання до теплообмінників циркуляційних трубопроводів 6 і 7. Робота запропонованої рідинної системи охолодження потужного електронного компонента пояснюється за допомогою креслення (Фіг.1). При роботі потужного електронного компонента 3 виділяється теплота Q, яка передається теплопровідністю до контактної поверхні 2 приєднаного рідинного теплообмінника Завдяки високій теплопровідності пластин 13 та високій тепловій ефективності пластини 13 як ребра, а також завдяки малій ширині щілинних каналів 10 для рідини, наприклад, 0,16мм теплота Q ефективно передається до рідини, яка прокачується насосом 4 по щілинних каналах 10. Коефіцієнт тепловіддачі при ламінарній течії в щілинному каналі значно перевищує його значення в широких каналах. Значення коефіцієнту тепловіддачі в щілинному каналі товщиною мм, складає 0,1 0,3  8  103  24  103 Вт /(м2 С) . Високе значення коефіцієнту теплопровідності обумовлює високу ефективність поглинання теплоти рідиною. її температура в щілинному каналі підвищується і нагрітий рідкий теплоносій (на Фіг.1 показаний зачерненою стрілкою) по патрубку 9 для виводу рідини та вихідному трубопроводу 7 поступає в зовнішній теплообмінник 5, де охолоджується потоком повітря, що продувається крізь теплообмінник за допомогою вентиляторів 14, і віддає теплоту Q в оточуюче середовище. Охолоджена рідина по з'єднувальному трубопроводу 8 з зовнішнього теплообмінника 5 поступає в насос 4 і далі цикл відведення теплоти від потужного електронного компонента повторюється. Розрахункова питома потужність відведення теплоти від поверхні потужного електронного компонента при t  30  C становить 50  100Вт / см основи, а в цілому для теплообмінника з розмірами в плані 5,15x5,15см потужність тепловідведення досягає 1250 2500 . Вт 2 5 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 57283 6 Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601