Разработка и исследование перспективных миниатюрных энергосберегающих устройств на основе испарительно-конденсационного цикла.

Анализ литературных данных показал, что современное состояние миниатюризации электронной техники требует создания новых малогабаритных систем охлаждения, способных отводить значительные тепловые нагрузки. В рамках этой проблемы было сделано теоретическое обоснование целесообразности использования миниатюрных тепловых труб, термосифонов и пульсационных капиллярных тепловых труб в системах охлаждения для широкого спектра мощных элементов микроэлектронной техники. Представлено математическую модель для описания процессов теплообмена в условиях уменьшения внутреннего пространства в термосифонах, миниатюрных и пульсационных капиллярных тепловых трубах. Критерием, который характеризует переход от большого пространства к уменьшенному, есть число Бонда (Bo). При Во^0,5 < 1 условия теплообмена изменяются и существующие зависимости не позволяют рассчитать интенсивность теплоотдачи в условиях уменьшения парового пространства. Для изучения этого процесса было создано несколько конструкций миниатюрных тепловых труб внешним диаметром от 3мм до 6 мм (внутренний диаметр парового пространства – от 1,2мм до 4мм). Было показано, что уменьшение диаметра парового пространства приводит к значительному повышению термического сопротивления и уменьшению передаваемых тепловых потоков. Визуализация  процессов парообразования была проведена на стеклянных миниатюрных термосифонах и пульсационных капиллярных тепловых трубах. На основе такого кинематографического исследования гидравлических характеристик процессов движения парожидкостной смеси в термосифонах и пульсационных капиллярных тепловых трубах получены новые данные о пульсациях температуры в зонах теплообмена в зависимости от передаваемого теплового потока. В результате исследования теплопередающих характеристик впервые выявлены новые зависимости коэффициентов теплоотдачи в зонах теплообмена от теплового потока. Получены новые данные по максимальным тепловым потокам, которые могут передавать миниатюрные тепловые трубы и термосифоны. Определены критериальные зависимости для расчета интенсивности процессов теплоотдачи в зонах подвода теплоты в миниатюрных тепловых трубах и термосифонах. Проведен анализ процессов парообразования при миниатюризации систем охлаждения на основе испарительно-конденсационного цикла.

На основе проведенных исследований создано систему охлаждения процессора мощного герметичного компьютера, где в качестве элементов передачи тепловой энергии применяются миниатюрные тепловые трубы. Также изготовлен макет системы охлаждения процессора компьютера на базе пульсационной капиллярной тепловой трубы. Разработана методика расчета миниатюрных тепловых труб и рекомендации для создания современных систем охлаждения с высокими теплопередающими характеристиками