Розробка та дослідження перспективних мініатюрних енергозберігаючих пристроїв на основі випарно – конденсаційного циклу

Аналіз літературних даних показав, що сучасний стан мініатюризації електронної техніки потребує створення нових малогабаритних систем охолодження, здатних відводити значні теплові навантаження. В межах цієї проблеми було створено теоретичне обґрунтування доцільного використання мініатюрних теплових труб, термосифонів та пульсаційних капілярних теплових труб у системах охолодження для широкого спектру потужних елементів мікроелектронної техніки. Запропоновано математичну модель для опису процесів теплообміну в умовах зменшення внутрішнього простору термосифонів та мініатюрних і пульсаційних капілярних теплових трубах. Критерієм, який характеризує перехід від великого простору до зменшеного, є число Бонда (Bo). При Во0,5 < 1 умови теплообміну змінюються і існуючи залежності не дозволяють розрахувати інтенсивність тепловіддачі в умовах зменшеного парового простору. Для вивчення цього процесу було створено декілька конструкцій мініатюрних теплових труб зовнішнім діаметром від 3мм до 6 мм (внутрішній діаметр парового простору – від 1,2мм до 4мм). Було показано, що зменшення діаметр парового простору приводить до значного підвищення термічного опору і зменшення теплових потоків, що передаються. Візуалізація процесів пароутворення була проведена на скляних мініатюрних термосифонах і пульсаційних капілярних теплових трубах. На основі такого кінематографічного дослідження гідравлічних характеристик процесів руху парорідинної суміші у термосифонах та пульсаційних капілярних теплових трубах отримано нові дані о пульсаціях температури в зонах теплообміну в залежності від теплового потоку, що передається. В результаті дослідження теплопередаючих характеристик вперше отримано нові залежності коефіцієнтів тепловіддачі в зонах теплообміну від теплового потоку. Одержано нові дані по максимальним тепловим потокам, які можуть передавати мініатюрні теплові труби та термосифони. Визначено критеріальні залежності для розрахунку інтенсивності процесів тепловіддачі в зонах підводу теплоти у мініатюрних теплових трубах і термосифонах. Проведено аналіз процесів пароутворення при мініатюризації пристроїв на основі випарно-конденсаційного циклу.

На основі проведених досліджень створено систему охолодження процесора потужного герметичного комп’ютера, де в якості елементів передачі теплової енергії застосовуються мініатюрні теплові труби. Також створено макет системи охолодження процесора комп’ютера на базі пульсаційної капілярної теплової труби. Розроблено методику розрахунку мініатюрних теплових труб та рекомендації для створення сучасних систем охолодження з високими теплопередаючими характеристиками