RU2037988C1

RU2037988C1 - Pin radiator

Info

Publication number: RU2037988C1
Application number: RU93028369A
Authority: RU
Inventors: А.А. Кузнецов; В.Н. Кровопусков; И.Н. Благодарев; О.В. Муравьева
Original assignee: Воронежский научно-исследовательский институт связи
Priority date: 1993-05-25
Filing date: 1993-05-25
Publication date: 1995-06-19

Abstract

FIELD: heat transfer in radiators. SUBSTANCE: base pins are made in the form of parallelepipeds and turned with their faces or edges to coolant flow. With pin faces turned to coolant flow, rectangular projections are provided at pin base among pins. When pin edges are turned to flow, aerodynamic drag of radiator is reduced and in this case turbulizing projections are in the form of triangular prism. EFFECT: improved design. 5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к теплообмену в радиаторах и может быть использовано для отвода тепла от радиоэлементов. The invention relates to heat transfer in radiators and can be used to remove heat from radio elements.

Известны теплоотводы для силовых полупроводниковых приборов [1] где для повышения эффективности охлаждения в межреберное пространство радиатора введена гофрированная вставка, которая перераспределяет воздушный поток по высоте ребра. Known heat sinks for power semiconductor devices [1] where, to increase cooling efficiency, a corrugated insert is introduced into the intercostal space of the radiator, which redistributes the air flow along the height of the ribs.

В [2] для интенсификации теплообмена используются перфорированные уголковые элементы, которые турбулизируют поток на концах элементов, создавая дополнительную скорость пограничному слою на тыльной стороне уголковых элементов. Недостатком является то, что увеличение интенсивности теплообмена происходит только за счет турбулизации ядра потока. In [2], for the intensification of heat transfer, perforated corner elements are used, which turbulence the flow at the ends of the elements, creating additional speed for the boundary layer on the back side of the corner elements. The disadvantage is that the increase in heat transfer intensity occurs only due to turbulization of the flow core.

В [3] предлагается охлаждающее устройство, в котором для улучшения теплоотдачи электронных элементов поверхность радиатора имеет выдавленные желобки и гранки, способствующие интенсификации теплообмена. В этом случае недостатком являетcя то, что турбулизиpуется только пограничный слой. In [3], a cooling device is proposed in which, to improve the heat transfer of electronic elements, the surface of the radiator has extruded grooves and beads that contribute to the intensification of heat transfer. In this case, the disadvantage is that only the boundary layer is turbulized.

Наиболее близким по техническому решению является устройство [4] конструкция которого включает пластину, полку, отверстия, штыри. Closest to the technical solution is the device [4] the design of which includes a plate, a shelf, holes, pins.

Охлажденный полупроводниковый элемент располагается на полке, которая передает тепло пластине и штырям. Для прохождения охлаждающей среды при любой ориентации штыревого радиатора в пластине выполнены отверстия. The cooled semiconductor element is located on a shelf that transfers heat to the plate and the pins. For the passage of the cooling medium for any orientation of the pin radiator, holes are made in the plate.

Интенсификация теплообмена штырями осуществляется как за счет турбулизации ядра потока, так и пограничного слоя. Турбулизация пограничного слоя осуществляется только основанием штыря, большая же часть пластины не покрыта вихрями той интенсивности, которые образуются вблизи основания штыря. Intensification of heat transfer by pins is carried out both due to turbulization of the flow core and the boundary layer. The boundary layer is turbulized only by the base of the pin, while most of the plate is not covered by vortices of the intensity that are formed near the base of the pin.

На фиг. 1-4 показан предлагаемый штыревой радиатор. In FIG. 1-4 show a proposed pin radiator.

Штыревой радиатор (фиг. 1) содержит пластину 1, штыри 2, выступы 3. Охлаждаемый полупроводниковый элемент 4 может располагаться непосредственно на самой пластине 1 (фиг.3) или на теплопроводной полке. Штыри 2 выполнены в виде параллелепипедов и повернуты или гранями или ребрами к потоку охлаждающей среды. The pin radiator (Fig. 1) contains a plate 1, pins 2, protrusions 3. The cooled semiconductor element 4 can be located directly on the plate 1 (Fig.3) or on a heat-conducting shelf. The pins 2 are made in the form of parallelepipeds and rotated either faces or ribs to the flow of the cooling medium.

При расположении штырей гранями к потоку между ними в основании штырей располагаются выступы 3, имеющие прямоугольную форму (фиг.2). Расположение штырей ребрами к потоку позволяет уменьшить аэродинамическое сопротивление радиатора, а турбулизирующие выступы 3 в этом случае имеют форму треугольных призм (фиг.1). С изменением угла между гранями штырей от 30 до 90^о происходит и изменение углов у турбулизирующих выступов.When the pins are arranged with faces facing the flow between them, protrusions 3 having a rectangular shape are located at the base of the pins (Fig. 2). The location of the pins with ribs to the flow allows to reduce the aerodynamic resistance of the radiator, and the turbulent protrusions 3 in this case have the shape of triangular prisms (figure 1). With a change in the angle between the faces of the pins from 30 to 90 ^about there is a change in the angles of the turbulent protrusions.

Соотношения между элементами штыревого радиатора составляют:
h/d 0,3-0,5; t/h 7-10; t/d 3,3, где h высота турбулизаторов;
d эквивалентный диаметр;
t шаг размещения турбулизаторов.The relations between the elements of the pin radiator are:
h / d 0.3-0.5; t / h 7-10; t / d 3.3, where h is the height of the turbulators;
d is the equivalent diameter;
t step of placing turbulators.

Штыри и турбулизирующие выступы могут располагаться как с одной стороны пластины, так и с двух сторон в шахматном и коридорном порядке. The pins and turbulent protrusions can be located both on one side of the plate, and on both sides in a checkerboard and corridor order.

Поток рабочей среды, проходя через штыри 2 и турбулизирующие выступы 3, образует отрывные вихревые зоны, интенсифицирующие теплообмен. Как шахматное (фиг. 4), так и коридорное (фиг.1) расположение штырей позволяет турбулизировать само ядро потока, а основание штырей и выступы турбулизируют пограничный слой по всей поверхности охлаждаемой пластины, так как они находятся в промежутке между штырями, как в поперечном, так и в продольном направлениях. The flow of the working medium, passing through the pins 2 and the turbulent protrusions 3, forms tear-off vortex zones intensifying heat transfer. Both the checkerboard (Fig. 4) and corridor (Fig. 1) arrangement of the pins allows turbulence of the flow core itself, and the base of the pins and protrusions turbulence the boundary layer over the entire surface of the cooled plate, since they are in the gap between the pins, as in the transverse and in the longitudinal directions.

Таким образом предлагаемый штыревой радиатор позволяет в результате интенсификации теплообмена с помощью штырей и турбулизирующих выступов увеличить отвод тепла от полупроводниковых элементов, а развернутые штыри ребром к потоку позволяют уменьшить аэродинамическое сопротивление. Thus, the proposed pin radiator allows, as a result of the intensification of heat transfer with the help of pins and turbulent protrusions, to increase the heat removal from the semiconductor elements, and the unfolded pins with an edge to the flow can reduce aerodynamic drag.

Claims

1. A PIN RADIATOR for cooling semiconductor devices, comprising a base located on the base of the cooling fin in the form of pins and turbulizing elements made on the base in intercostal spaces, characterized in that the pins are made in the form of parallelepipeds with an angle between two mating faces of 30-90 ^o and the turbulizing elements are made in the form of protrusions.

2. The radiator according to claim 1, characterized in that the protrusions of the turbulizing elements are located at the bases of the parallelepipeds of the pins from their two opposite faces and are associated with them.

3. The radiator according to claims 1 and 2, characterized in that the height of the protrusion of the turbulator is selected from the ratio
h / d 0.3 0.5,
where h is the height of the protrusion of the turbulator, m;
d equivalent diameter, m
and the site of placement of the protrusions of the turbulators on the basis of is selected from the ratio
t / h 7:10,
where t is the pitch of the protrusions of the turbulators on the base, m;
h the height of the protrusions of the turbulators, m,
while t / d is 3.3.

4. The radiator according to claims 1 to 3, characterized in that the parallelepipeds of the pins are oriented with their same faces parallel to the end edges of the base, while the protrusions of the turbulators are made in the form of rectangular prisms, conjugated with their bases with two opposite faces of the pins, and one of their faces with the base .

5. The radiator according to paragraphs. 1-3, characterized in that the parallelepipeds of the pins are oriented by their faces at an angle relative to the end edges of the base, while the protrusions of the turbulators are made in the form of triangular prisms, conjugated by their faces with two opposite faces of the pins, and by their bases with the base.