Geri Dön

Elektronik cihazlarda termoelektrik soğutucu ve ısı borusu soğutma performansının sayısal olarak incelenmesi

Numerical analysis of thermoelectric cooler and heat pipe cooling performance in electronic devices

  1. Tez No: 610437
  2. Yazar: GÖKHAN ÇELİK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ABUZER ÖZSUNAR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gazi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 169

Özet

Bu çalışmada bir baskı devre kartının üzerinde bulunan 2 adet yonganın termoelektrik soğutucu ve ısı borusu ile soğutma performansı sayısal olarak incelenmiştir. Soğutulacak yongaların tam yükte çalışmalarında ortaya çıkan ısı miktarı 5W (71W/cm2) olarak belirlenmiştir. Termoelektrik soğutucu ve ısı borusu ile soğutma sistemleri ayrı ayrı oluşturulmuş ve bu iki ayrı senaryoya göre ANSYS-Icepak paket programı kullanılarak sayısal analiz yapılarak incelenmiştir. Analiz sırasında kullanılan sayısal değerler, termoelektrik soğutucu ve ısı borusu özellikleri paket program kütüphanesinde bulunan değerler ve ticari olarak üretilen ürünlere ait veri sayfalarından elde edilmiştir. Termoelektrik soğutucu ve ısı borusu ile yapılan analizlerde soğutma sistemi performansını etkileyen kritik değerler belirlenmiş ve bu değerler parametrik çalışmalar ile karşılaştırılmıştır. Sistemin performansını incelemek ve geliştirmek adına, olası montaj senaryoları ve ısı alıcı alternatifleri dikkate alınmıştır. Termoelektrik soğutucunun sıcak yüzeyi ile ısı borusunun yoğuşturucu bölümünde etkin bir ısı atımı yapılabilmesi için ısı alıcı kullanılmıştır. Her iki sistemin soğutma performansı da modül dışında bulunan bir fan yardımı ile attırılmaya çalışılmıştır. Elde edilen sonuçlar daha önce yapılan çalışmalar ile karşılaştırılmış ve uyumlu sonuçlar elde edilmiştir. Termoelektrik soğutucu ile yapılan çalışmalarda en düşük yonga sıcaklığı değerleri akım 3 A ve fan debisi 22 cfm iken, ısı borusu ile yapılan çalışmalarda en düşük yonga sıcaklığı değerleri ısı iletkenlik katsayısı k=50000 W/mK, uzunluk 144 mm ve fan debisi 22 cfm iken elde edilmiştir. Fan debisinin soğutma sistemlerinin performansı üzerinde etkili olduğu görülmüştür. Uzunluğu 144 mm olan ısı borusu 184 mm uzunluğundaki ısı borusuna kıyasla daha iyi soğutma performansı sergilemiştir. Termoelektrik soğutucunun 4 A ile çalıştırıldığı ve fan debisinin 12 cfm olduğu koşulda yonga sıcaklığı kritik çalışma sıcaklığının üzerine çıkmıştır. Isı borusu ile yapılan çalışmalarda tüm koşullarda yonga sıcaklıkları kritik çalışma sıcaklığının altında kalmıştır.

Özet (Çeviri)

In this study, the thermal cooling performance of 2 chips on a printed circuit board studied numerically both using thermoelectric cooler and heat pipe. The amount of heat produced in the full load operation of the chips to be cooled is calculated as 5W (71W/cm2). Thermoelectric cooling and heat pipe cooling systems were created separately and analyzed according to these two scenarios by numerical analysis using ANSYS-Icepak program. Numerical values used during analysis for thermoelectric cooler and heat pipe properties were obtained from the data sheets of the devices and in the program library. During thermoelectric cooling and heat pipe cooling analysis, critical values affecting cooling system performance were determined and these values were compared with parametric studies. In order to examine and improve the performance of the system, possible installation scenarios and heat-receiving alternatives have been taken into consideration. The heat sink is used to remove heat from the hot surface of the thermoelectric cooler and the condenser section of the heat pipe to perform an effective heat dissipation. The cooling performance of both systems was attempted to be discharged with the help of a fan outside the module. The obtained results were compared with previous studies, and compatible results were obtained. The lowest chip temperature values in the studies obtained with thermoelectric cooler are current 3 A and fan flow 22 cfm, while the lowest chip temperature values in the studies obtained with heat pipe are heat conductivity coefficient k=50000 W/mK, length 144 mm and fan flow 22 cfm. Fan flow has been shown to be effective on the performance of cooling systems. The heat pipe with length of 144 mm demonstrated better cooling performance compared to the heat pipe with length of 184 mm. When thermoelectric cooler is operated with 4 A and fan flow is 12 cfm chip temperature has risen above the critical operating temperature. Chip temperatures remained below the critical operating temperature in all conditions of the heat pipe models.

Benzer Tezler

  1. Experimental and numerical analysis of the thermoelectric cooling of photovoltaic panels

    Fotovoltaik panellerin termoelektrik ile soğutulmasının deneysel ve sayısal analizi

    ALI TALIB DAKHAL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    EnerjiAtatürk Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KENAN YAKUT

  2. Termoelektrik soğutucuların modellenmesi ve karakterizasyonu

    Modelling of thermoelectric coolers and their characterization

    TÜRKER ŞAHİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALTUĞ ŞİŞMAN

  3. Termoelektrik yöntemler ile mikroişlemci soğutucu tasarımı

    Microprocessor cooler design with thermoelectric method

    SİNAN ÇOBANER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    EnerjiSakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH UYSAL

  4. Copper - diamond composite fabrication by electroforming process for thermal management applications

    Elektroşekillendirme ile üretilen ısıl yönetim amaçlı bakır - elmas kompozit kaplamalar

    GÖKÇE EVREN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN

  5. Thermoelectric generator passive cooling system prototype design for use in photovoltaic panels

    Fotovoltaik paneller için termoelektrik jeneratör pasif soğutma sistemi prototip tasarımı

    EGE İLHAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAntalya Bilim Üniversitesi

    Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUSTAFA İLKER BEYAZ