transfer and liquid flow computer modeling performed using the SolidWorks Flow
Simulation program showed a good agreement between computation results and
experimental data.
Keywords
:
convective heat transfer, pin fin surfaces, deformational cutting, microchip
cooling.
Тепловой режим, требуемый для изделий электронной техники,
определяет ее работоспособность, надежность и стабильность выход-
ных параметров. Ожидается, что плотность энерговыделения элек-
тронных узлов, процессоров высокопроизводительных компьютеров,
научных приборов, приборов военной и космической техники будет
составлять до 25 Вт/см
2
. По этой причине необходимы новые техно-
логии управления тепловыми режимами, удовлетворяющие требова-
ниям силовой электроники и микропроцессорной техники с высокой
плотностью тепловыделения. В гражданских областях — это, прежде
всего, охлаждение тепловыделяющих элементов серверов и рабочих
станций, охлаждение IGBT (в инверторах больших токов), охлаждение
блейд-серверов дата-центров.
Наиболее перспективным решением проблемы охлаждения элек-
тронной техники является технология управления тепловыми режи-
мами с помощью охлаждения рабочей жидкостью, циркулирующей
по теплообменникам – водоблокам, прикрепленным к тепловыделяю-
щим элементам [1]. Нагретая в водоблоках жидкость насосом переда-
ется к устройству для сброса теплоты, расположенному на удалении
от электроники, откуда система терморегулирования может осуще-
ствлять сброс теплоты через внешний радиатор с низкооборотным
(малошумящим) вентилятором, или в систему охлаждения на осно-
ве компрессионного цикла. Водяное охлаждение обеспечивает снятие
больших тепловых потоков, оптимальное соотношение массогабарит-
ных параметров, надежность, модульность конструкции, резкое сни-
жение шума.
Ключевым элементом повышения эффективности жидкостных си-
стем охлаждения является водоблок, т.е. теплообменник с развитой
поверхностью для омывания жидким теплоносителем. По данным за-
рубежных исследователей [2–4] использование штырьковых структур
позволяет обеспечить передачу высоких тепловых потоков от тепло-
выделяющих элементов в жидкость за счет существенной интенсифи-
кации конвективного теплообмена.
Выпускаемые ведущими зарубежными фирмами водоблоки в боль-
шинстве случаев основаны на ребрах или штырьках (шипах), получен-
ных фрезерованием. Минимальный шаг для шипов составляет 3 мм,
в то время как при уменьшении шага при прочих равных условиях
пропорционально увеличивается площадь получаемой теплообменной
поверхности. Следует также учитывать низкую производительность
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2014. № 2 71
