RU2773679C1 - Method for cooling electronic equipment using combined gas and microdroples flow - Google Patents
Method for cooling electronic equipment using combined gas and microdroples flow Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773679C1 RU2773679C1 RU2021139139A RU2021139139A RU2773679C1 RU 2773679 C1 RU2773679 C1 RU 2773679C1 RU 2021139139 A RU2021139139 A RU 2021139139A RU 2021139139 A RU2021139139 A RU 2021139139A RU 2773679 C1 RU2773679 C1 RU 2773679C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- gas
- flow
- channel
- cooling
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 55
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 13
- 239000010408 film Substances 0.000 description 12
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 2
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 102200091317 POTEC F28C Human genes 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 230000005486 microgravity Effects 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 238000009828 non-uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
- 230000005514 two-phase flow Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в системах охлаждения электронного оборудования. В частности, оно относится к микромасштабным охлаждающим устройствам, которые обеспечивают высокую интенсивность теплообмена при течении жидкостей в относительно небольших объёмах. Такие условия реализуются в микроэлектромеханических системах, интегрированных электрических цепях, лазерно-диодных массивах, высокоэнергетических отражателях и других микроустройствах, подверженных кратковременным или длительным высоким тепловым нагрузкам; в устройствах для управления температурными режимами в аэрокосмической индустрии; в микроэлектромеханических устройствах для биологических и химических исследований. The invention relates to heat engineering and can be used in electronic equipment cooling systems. In particular, it refers to micro-scale cooling devices that provide a high rate of heat transfer during the flow of liquids in relatively small volumes. Such conditions are realized in microelectromechanical systems, integrated electrical circuits, laser-diode arrays, high-energy reflectors and other microdevices subject to short-term or long-term high thermal loads; in devices for temperature control in the aerospace industry; in microelectromechanical devices for biological and chemical research.
Поиск новых методов существенной интенсификации теплообмена является одной из самых актуальных проблем. Глобальной задачей является интенсификация теплообмена с целью достижения коэффициентов теплоотдачи порядка 100-300 кВт/м2К и более. Важной не решенной проблемой остается снятие высоких и сверхвысоких тепловых потоков (более 1 кВт с 1 квадратного см) с различных электронных компонентов. В статье (Kabov O.A., Kuznetsov V.V., and Legros J.C., Heat transfer and film dynamic in shear-driven liquid film cooling system of microelectronic equipment // Proc. of 2nd International Conference on Microchannels and Minichannels, June 17-19, 2004, Rochester, Paper No. ICMM2004-2399, pp. 687-694, 2004) предложено техническое решение, в котором охлаждение электронного компонента основано на движении пленки жидкости под действием вынужденного потока пара или газа. Одно из технических решений описано в статье (Kabov O.A., Lyulin Yu.V., Marchuk I.V. and Zaitsev D.V., Locally heated shear-driven liquid films in microchannels and minichannels, Int. Journal of Heat and Fluid Flow, Vol. 28, p. 103-112, 2007). В данном способе охлаждение электронного компонента происходит за счет испарения тонкой пленки жидкости, движущейся под действием вынужденного потока газа в канале. Недостатком этих технических решений является относительно малые величины критического теплового потока, которые можно иметь в данной системе охлаждения при небольших расходах жидкости и газа. Данный факт объясняется тем, что охлаждение электронного компонента происходит за счет испарения жидкости, которая движется вдоль канала под действием потока газа. Чтобы отвести определенное количество тепла, постоянно выделяющегося на электронном компоненте, необходимо испарить определенное количество жидкости. Наиболее оптимальной системой охлаждения является система, в которой Gevap/G=1, где G – массовый расход жидкости на входе в канал, кг/с, Gevap – массовый расход испаряющейся жидкости, кг/с. На практике данное отношение может быть существенно меньше 1, т.к. на пленку жидкости действуют различные силы – поверхностные, термокапиллярные, инерционные и др., которые приводят к волнообразованию и неоднородному распределению пленки жидкости по поперечному сечению канала. Расслоенный режим течения является неустойчивым и может переходить в кольцевой с ростом расхода жидкости (смотрите, например, Chinnov E. A., Ron’shin F. V., Kabov O. A. Two-Phase Flow Patterns in Short Horizontal Rectangular Microchannels, International Journal of Multiphase Flow, Vol. 80, pp. 57-68, 2016.). The search for new methods of significant intensification of heat transfer is one of the most urgent problems. The global task is to intensify heat transfer in order to achieve heat transfer coefficients of the order of 100-300 kW/m2K and more. An important unresolved problem is the removal of high and ultra-high heat fluxes (more than 1 kW per 1 square cm) from various electronic components. In the article (Kabov O.A., Kuznetsov V.V., and Legros J.C., Heat transfer and film dynamic in shear-driven liquid film cooling system of microelectronic equipment // Proc. of 2nd International Conference on Microchannels and Minichannels, June 17-19, 2004, Rochester , Paper No. ICMM2004-2399, pp. 687-694, 2004) proposed a technical solution in which the cooling of an electronic component is based on the movement of a liquid film under the action of a forced vapor or gas flow. One of the technical solutions is described in the article (Kabov O.A., Lyulin Yu.V., Marchuk I.V. and Zaitsev D.V., Locally heated shear-driven liquid films in microchannels and minichannels, Int. Journal of Heat and Fluid Flow, Vol. 28, p. 103-112, 2007). In this method, the cooling of the electronic component occurs due to the evaporation of a thin film of liquid moving under the action of a forced gas flow in the channel. The disadvantage of these technical solutions is the relatively small values of the critical heat flux, which can be in this cooling system at low liquid and gas flow rates. This fact is explained by the fact that the cooling of the electronic component occurs due to the evaporation of the liquid, which moves along the channel under the action of the gas flow. To remove a certain amount of heat that is constantly generated on an electronic component, it is necessary to evaporate a certain amount of liquid. The most optimal cooling system is the one in which Gevap/G=1, where G is the mass flow rate of the liquid at the channel inlet, kg/s, Gevap is the mass flow rate of the evaporating liquid, kg/s. In practice, this ratio can be significantly less than 1, because various forces act on the liquid film - surface, thermocapillary, inertial, etc., which lead to wave formation and non-uniform distribution of the liquid film over the channel cross section. The layered flow regime is unstable and can turn into an annular one with increasing fluid flow (see, for example, Chinnov E. A., Ron'shin F. V., Kabov O. A. Two-Phase Flow Patterns in Short Horizontal Rectangular Microchannels, International Journal of Multiphase Flow, Vol. 80, pp. 57-68, 2016).
В работе (Milan Visaria and Issam Mudawar, Theoretical and experimental study of the effects of spray inclination on two-phase spray cooling and critical heat flux, International Journal of Heat and Mass Transfer, 51, (2008) 2398-2410) для охлаждения используется спрей, направляемый на нагреваемый элемент под некоторым углом α (0 – 55 град), который отсчитывается от вертикали. Преимущество такой системы заключатся в том, что наклон спрея позволяет существенно изменять геометрию и размер пятна орошения. В тоже время было показано, что с ростом α, т.е. с отклонением сопел от вертикали заметно снижается критический тепловой поток, из-за формирования более толстых слоев жидкости.(Milan Visaria and Issam Mudawar, Theoretical and experimental study of the effects of spray inclination on two-phase spray cooling and critical heat flux, International Journal of Heat and Mass Transfer, 51, (2008) 2398-2410) uses spray directed at the heated element at a certain angle α (0 - 55 degrees), which is measured from the vertical. The advantage of such a system is that the slope of the spray allows you to significantly change the geometry and size of the irrigation spot. At the same time, it was shown that with increasing α, i.e. with the deviation of the nozzles from the vertical, the critical heat flux decreases noticeably, due to the formation of thicker liquid layers.
Известна система распылительного охлаждения полупроводниковых приборов (патент US6205799B1, 2001, F25B39/04; F25D17/02; F25D9/00; H01L23/473; H05K7/20). Распылительное устройство струйного типа распыляет капли охлаждающей жидкости на полупроводниковые устройства, на которых жидкость испаряется, охлаждая устройства. Данное изобретение имеет недостаток в том, что распылительное устройство в виде головки струйного принтера расположено непосредственно над всей охлаждаемой поверхностью. В данной компоновке существенно растут габаритные и пространственные размеры системы, не позволяя менять компоновку системы из полупроводниковых приборов и распылительного устройства. Так же происходит снижение интенсивности теплообмена при возникновении толстых пленок охлаждающей жидкости, толщина которой не контролируется и не регулируется. Существенным недостатком является отсутствие принудительного отвода пара неконденсируемым газом.A known spray cooling system for semiconductor devices (patent US6205799B1, 2001, F25B39/04; F25D17/02; F25D9/00; H01L23/473; H05K7/20). A jet-type spray device sprays drops of coolant onto the semiconductor devices, where the liquid evaporates, cooling the devices. The present invention has the disadvantage that the ink jet printer head spray device is located directly over the entire surface to be cooled. In this arrangement, the overall and spatial dimensions of the system increase significantly, which does not allow changing the layout of the system from semiconductor devices and a sputtering device. Also, there is a decrease in the intensity of heat transfer when thick films of the coolant appear, the thickness of which is not controlled and not regulated. A significant disadvantage is the lack of forced removal of steam by non-condensable gas.
Известна система охлаждения полупроводникового кристалла (заявка US 20020113142, 2001, B05C 001/00). В системе охлаждения используются струйные термические распылители для распыления охлаждающей жидкости на чип (ы) в распылительной камере. Количество распыляемой жидкости может регулироваться. Распылительное устройство в виде головки термоструйного принтера расположено непосредственно над всей охлаждаемой поверхностью. В данной компоновке существенно растут габаритные и пространственные размеры системы, не позволяя менять компоновку системы из полупроводниковых приборов и распылительного устройства. В данном решении отмечено, что регулирование потока жидкости, поступающей к поверхности охлаждения, осуществляется созданием тумана из этой жидкости во всем объеме полости устройства. Однако такая схема имеет существенный недостаток – объем жидкости, который попадет непосредственно на участок, требующий охлаждения, не контролируется. Он может быть как критически недостаточен из-за оседания тумана на более холодных поверхностях или в результате его уноса в конденсатор, но так же и быть слишком избыточен в результате перетоков с соседних поверхностей. А толстые пленки, движущиеся с низкими скоростями, резко снижают эффективность охлаждения. Важным и существенным недостатком так же является отсутствие принудительного отвода пара неконденсируемым газом.A cooling system for a semiconductor chip is known (application US 20020113142, 2001, B05C 001/00). The cooling system uses jet thermal sprayers to spray coolant onto the chip(s) in the spray chamber. The amount of liquid sprayed can be adjusted. The spray device in the form of a head of a thermal inkjet printer is located directly above the entire cooled surface. In this arrangement, the overall and spatial dimensions of the system increase significantly, which does not allow changing the layout of the system from semiconductor devices and a sputtering device. In this decision, it is noted that the regulation of the flow of liquid entering the cooling surface is carried out by creating a mist from this liquid in the entire volume of the cavity of the device. However, this scheme has a significant drawback - the volume of liquid that enters directly into the area requiring cooling is not controlled. It can be both critically insufficient due to fog settling on colder surfaces or as a result of its entrainment into the condenser, but it can also be too excessive as a result of overflows from neighboring surfaces. And thick films moving at low speeds drastically reduce the cooling efficiency. An important and significant disadvantage is also the absence of forced removal of steam by non-condensable gas.
Наиболее близким техническим решением является способ охлаждения электронного оборудования с использованием комбинированных пленочных и капельных потоков жидкости (патент РФ № 2649170, 2016 г., F28C 3/06). Задачей данного изобретения является повышение эффективности охлаждения высоконапряженных по тепловым потокам электронных компонентов за счёт использования комбинированных пленочных и капельных потоков жидкости. Недостатком этого технического решения является относительно сложная конструкция системы с двумя входами для жидкости. Основная часть жидкости (более 50%) движется в виде тонкого слоя (50-100 мкм) по подложке с электронными компонентами за счет трения о прокачиваемый газ, что вызывает значительное гидравлическое сопротивление. Данная конструктивная особенность не позволяет использовать в системе значительные расходы жидкости из-за относительно низких скоростей потока. Кроме того, как было указано выше, с ростом расхода жидкости расслоенный режим течения переходит в кольцевой, и система теряет свою эффективность. Ограничения по расходам жидкости автоматически вызывают и ограничения по критическим тепловым потокам для отвода тепла, т.к. для отвода 1 Вт тепла от электронного компонента нужно испарить определенное количество жидкости, которое определяется теплотой фазового перехода. Например, для воды эта величина составляет 0,44 мг/с.The closest technical solution is a method for cooling electronic equipment using combined film and droplet liquid flows (RF patent No. 2649170, 2016, F28C 3/06). The objective of this invention is to increase the efficiency of cooling of electronic components highly stressed in terms of heat fluxes through the use of combined film and droplet liquid flows. The disadvantage of this technical solution is the relatively complex design of the system with two fluid inlets. The main part of the liquid (more than 50%) moves in the form of a thin layer (50–100 µm) along the substrate with electronic components due to friction against the pumped gas, which causes significant hydraulic resistance. This design feature does not allow the use of significant fluid flow rates in the system due to relatively low flow rates. In addition, as mentioned above, with an increase in the flow rate, the stratified flow regime becomes annular, and the system loses its efficiency. Restrictions on fluid flow automatically cause restrictions on critical heat fluxes for heat removal, since to remove 1 W of heat from an electronic component, a certain amount of liquid must be evaporated, which is determined by the heat of phase transition. For example, for water this value is 0.44 mg/s.
Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности охлаждения высоконапряженных по тепловым потокам электронных компонентов. The objective of the claimed invention is to improve the efficiency of cooling of electronic components highly stressed by heat fluxes.
Поставленная задача решается тем, что в способе охлаждения электронного оборудования с использованием комбинированных потоков газа и микрокапель, основанном на движении тонкой пленки жидкости за счет потока газа в канале, при котором области электронного компонента орошают потоками микрокапель жидкости с помощью спреера, расположенного на одной из поверхностей канала, причем истечение микрокапель жидкости осуществляется под углом, согласно изобретению, истечение микрокапель жидкости осуществляется в направлении потока газа или рабочей жидкости в канале под углом от 10 до 90 градусов, который отсчитывается от оси направления потока газа, спреер представляет собой сопло или линейку сопел.The problem is solved by the fact that in the method of cooling electronic equipment using combined flows of gas and microdroplets, based on the movement of a thin film of liquid due to the gas flow in the channel, in which the areas of the electronic component are irrigated with flows of liquid microdroplets using a sprayer located on one of the surfaces channel, and the expiration of liquid microdrops is carried out at an angle, according to the invention, the expiration of liquid microdrops is carried out in the direction of the gas or working liquid flow in the channel at an angle of 10 to 90 degrees, which is measured from the gas flow direction axis, the sprayer is a nozzle or a line of nozzles.
Электронные компоненты находятся в канале, вдоль которого в направлении потока микрокапель устанавливается поток неконденсируемого газа или пара рабочей жидкости, который формирует тонкую пленку жидкости и интенсифицирует теплообмен. Поток неконденсируемого газа в данной системе решает сразу несколько задач: 1) позволяет дополнительно контролировать поток микрокапель и изменять геометрию и размер пятна орошения; 2) уносит образовавшийся пар испаряющейся жидкости; 3) движет образующуюся пленку жидкости по нагревательному элементу, делает ее тоньше, замывает образующиеся сухие области; 4) быстро транспортирует по каналу неиспарившуюся часть жидкости, предотвращает заливание канала, что привело бы к снижению интенсивности теплообмена. В общем случае роль газа может выполнять пар рабочей жидкости. Тогда система становится однокомпонентной, двухфазной системой.The electronic components are located in a channel along which a flow of non-condensable gas or vapor of the working fluid is established in the direction of the flow of microdroplets, which forms a thin film of liquid and intensifies heat transfer. The flow of non-condensable gas in this system solves several problems at once: 1) allows you to additionally control the flow of microdroplets and change the geometry and size of the irrigation spot; 2) carries away the formed vapor of the evaporating liquid; 3) moves the formed liquid film along the heating element, makes it thinner, washes the formed dry areas; 4) quickly transports the non-evaporated part of the liquid through the channel, prevents the channel from flooding, which would lead to a decrease in the intensity of heat transfer. In the general case, the role of gas can be played by the vapor of the working fluid. Then the system becomes a one-component, two-phase system.
В предложенной системе охлаждения вся жидкость сразу в виде микрокапель подается на электронный компонент, без протекания части жидкости по поверхности канала в виде тонкой пленки, что снижает гидравлическое сопротивление и потери энергии на прокачку теплоносителя. За счет нужного отклонения сопел от оси направления потока газа и оптимальной скорости газа, жидкость в виде микрокапель подается более равномерно на электронный компонент, что позволяет реализовывать относительно большие расходы жидкости, без существенного утолщения слоя жидкости на электронном компоненте и без залива канала. При этом также решается проблема оголения нижних по течению частей электронных компонентов в случае охлаждения пленкой жидкости увлекаемой потоком газа. Сопла любой конструкции генерируют некоторый спектр капель по диаметрам. Поток неконденсируемого газа влияет более существенно на капли меньшей массы и сносит их дальше по потоку, удлиняя область охлаждения. В итоге предложенная система позволяет регулировать область охлаждения в широком диапазоне за счет скорости газа, наклона сопла и расхода жидкости. Т.е. система может применяться для охлаждения целого ряда электронных компонентов, причем интенсивность теплообмена будет практически одинаковой на всей орошаемой площади, т.к. определяется в основном взаимодействием единичной капли с поверхностью. Поток микрокапель может генерироваться одним соплом, расположенным поперек канала, либо линейкой сопел. Система позволяет линейкой сопел охлаждать электронные компоненты с гораздо большей длинной, чем ширина спрея, т.к. поток неконденсируемого газа сносит микрокапли на заданную величину пропорционально скорости течения газа. Таким образом, отсутствует необходимость располагать спреер непосредственно над всей площадью зоны наиболее интенсивного тепловыделения или каким-либо ее участком. Это важнейшее преимущество дает возможность расположения спреера в наиболее удобной, с точки зрения общей компоновки, позиции. Наличие спреера в виде всего одного сопла или линейки сопел существенно упрощает систему, т.е. предложенная система имеет существенное преимущество по сравнению с классической чисто спрейной системой.In the proposed cooling system, all the liquid is immediately supplied in the form of microdroplets to the electronic component, without part of the liquid flowing over the channel surface in the form of a thin film, which reduces the hydraulic resistance and energy losses for pumping the coolant. Due to the required deviation of the nozzles from the axis of the gas flow direction and the optimal gas velocity, the liquid in the form of microdroplets is supplied more evenly to the electronic component, which makes it possible to realize relatively high liquid flow rates without a significant thickening of the liquid layer on the electronic component and without flooding the channel. This also solves the problem of exposure of downstream parts of electronic components in the case of cooling by a liquid film entrained by the gas flow. Nozzles of any design generate a certain range of droplets in diameter. The flow of non-condensable gas affects droplets of smaller mass more significantly and carries them further downstream, lengthening the cooling region. As a result, the proposed system makes it possible to regulate the cooling area in a wide range due to the gas velocity, nozzle inclination, and liquid flow rate. Those. the system can be used to cool a wide range of electronic components, and the intensity of heat transfer will be almost the same over the entire irrigated area, because. is determined mainly by the interaction of a single droplet with the surface. The flow of microdroplets can be generated by a single nozzle located across the channel, or by a line of nozzles. The system allows a line of nozzles to cool electronic components with a much longer length than the width of the spray, as the flow of non-condensable gas carries away microdroplets by a given value proportional to the gas flow rate. Thus, there is no need to place the sprayer directly over the entire area of the zone of the most intense heat release or any part of it. This major advantage allows the sprayer to be located in the most convenient position in terms of the overall layout. The presence of a sprayer in the form of just one nozzle or a line of nozzles greatly simplifies the system, i.e. The proposed system has a significant advantage over the classical pure spray system.
На фиг. 1 показана схема предложенной системы охлаждения, где:In FIG. 1 shows a diagram of the proposed cooling system, where:
1 – вход газа в канал; 1 – gas inlet to the channel;
2 – вход жидкости в сопло; 2 - fluid inlet to the nozzle;
3 – сопло; 3 - nozzle;
4 – поток капель; 4 – flow of drops;
5 – электронный компонент; 5 – electronic component;
6 – подложка;6 - substrate;
7 – миниканал; 7 - minichannel;
8 – вход парогазовой смеси и жидкости, не успевшей испарится на тепловыделяющем элементе в конденсатор-сепаратор;8 - inlet of the vapor-gas mixture and the liquid that did not have time to evaporate on the fuel element into the condenser-separator;
9 – конденсатор-сепаратор; 9 - condenser-separator;
10 – система охлаждения конденсатора; 10 – condenser cooling system;
11- резервуар для газа;11- gas tank;
12- насос для газа;12- gas pump;
13- резервуар для жидкости;13- reservoir for liquid;
14- насос для подачи жидкости;14- pump for liquid supply;
Способ осуществляется следующим образом. Электронный компонент (5) или несколько компонентов расположены на подложке (6), которая помещена в миниканал (7). В случае незначительного тепловыделения на электронном компоненте (чипе) (5) в канал подается только газ (1). Если тепловая нагрузка возрастает, то в канал подается дополнительно жидкость (2) с помощью сопла (3). Причем истечение микрокапель жидкости осуществляется в направлении потока газа или рабочей жидкости в канале под углом от 10 до 90 градусов, который отсчитывается от оси направления потока газа. Сопло (3) формирует поток микрокапель (4), который за счет силы инерции и под действием потока газа орошает электронный компонент (5). Кроме того, в общем случае может использоваться одно или несколько цилиндрических или плоских сопел, расположенных в ряд. Не испарившаяся жидкость вместе с паро-газовой смесью (8) из канала поступают в конденсатор-сепаратор (9), где происходит конденсация пара и сепарация газа и жидкости. Конденсатор-сепаратор охлаждается системой охлаждения (10). Из конденсатора-сепаратора (9) газ поступает в резервуар для газа (11) и далее перекачивается насосом для газа (12). Жидкость поступает из конденсатора-сепаратора (9) в резервуар для жидкости (13) и далее перекачивается насосом для жидкости (14).The method is carried out as follows. An electronic component (5) or several components are located on a substrate (6) which is placed in a mini-channel (7). In the case of insignificant heat release on the electronic component (chip) (5), only gas (1) is supplied to the channel. If the thermal load increases, then additional liquid (2) is supplied to the channel using a nozzle (3). Moreover, the expiration of liquid microdrops is carried out in the direction of the gas or working fluid flow in the channel at an angle of 10 to 90 degrees, which is measured from the axis of the gas flow direction. The nozzle (3) forms a flow of microdroplets (4), which, due to the force of inertia and under the action of the gas flow, irrigates the electronic component (5). In addition, in general, one or more cylindrical or flat nozzles arranged in a row can be used. The non-evaporated liquid together with the vapor-gas mixture (8) from the channel enters the condenser-separator (9), where the vapor is condensed and the gas and liquid are separated. The condenser-separator is cooled by the cooling system (10). From the condenser-separator (9), the gas enters the gas tank (11) and is then pumped by the gas pump (12). The liquid flows from the separator condenser (9) to the liquid reservoir (13) and is further pumped by the liquid pump (14).
Необходимо отметить, что данная система охлаждения, при соответствующей конструкции конденсатора-сепаратора может работать в условиях микрогравитации, гипергравитации и переменной гравитации, а кроме того, на транспортных средствах – автомобили, скоростные поезда, морские суда, самолеты, обитаемые и необитаемые космические аппараты, и станции. It should be noted that this cooling system, with the appropriate design of the condenser-separator, can operate in microgravity, hypergravity and variable gravity, and in addition, on vehicles - cars, high-speed trains, ships, aircraft, manned and unmanned spacecraft, and stations.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2773679C1 true RU2773679C1 (en) | 2022-06-07 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6205799B1 (en) * | 1999-09-13 | 2001-03-27 | Hewlett-Packard Company | Spray cooling system |
US20020113142A1 (en) * | 2001-02-22 | 2002-08-22 | Patel Chandrakant D. | Spray cooling system for a device |
US20130248153A1 (en) * | 2010-12-07 | 2013-09-26 | Breville Pty Limited | Direct air impingment cooling of package structures |
RU2649170C1 (en) * | 2016-12-30 | 2018-03-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) | Method of electronic equipment cooling using combined film and drop liquid flows |
RU2706325C1 (en) * | 2018-12-25 | 2019-11-15 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) | Method of cooling electronic equipment with film and droplet flows of liquid using finning |
RU2760884C1 (en) * | 2020-12-29 | 2021-12-01 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук | Two-phase, hybrid, single-component electronic equipment cooling system |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6205799B1 (en) * | 1999-09-13 | 2001-03-27 | Hewlett-Packard Company | Spray cooling system |
US20020113142A1 (en) * | 2001-02-22 | 2002-08-22 | Patel Chandrakant D. | Spray cooling system for a device |
US20130248153A1 (en) * | 2010-12-07 | 2013-09-26 | Breville Pty Limited | Direct air impingment cooling of package structures |
RU2649170C1 (en) * | 2016-12-30 | 2018-03-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) | Method of electronic equipment cooling using combined film and drop liquid flows |
RU2706325C1 (en) * | 2018-12-25 | 2019-11-15 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) | Method of cooling electronic equipment with film and droplet flows of liquid using finning |
RU2760884C1 (en) * | 2020-12-29 | 2021-12-01 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук | Two-phase, hybrid, single-component electronic equipment cooling system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1892494B1 (en) | System and method of boiling heat transfer using self-induced coolant transport and impingements | |
US6827135B1 (en) | High flux heat removal system using jet impingement of water at subatmospheric pressure | |
US20050185378A1 (en) | Etched open microchannel spray cooling | |
US6571569B1 (en) | Method and apparatus for high heat flux heat transfer | |
KR101387634B1 (en) | Fine droplet atomizer for liquid precursor vaporization | |
TWI279508B (en) | Falling film evaporator | |
US20070119568A1 (en) | System and method of enhanced boiling heat transfer using pin fins | |
US8001927B2 (en) | Plasma spraying device and a method for introducing a liquid precursor into a plasma gas stream | |
EP1754011A2 (en) | Hotspot spray cooling | |
KR101502415B1 (en) | Method and apparatus for liquid precursor atomization | |
US7104078B2 (en) | Spray cooling system for transverse thin-film evaporative spray cooling | |
US20060080975A1 (en) | Spray cooling system for narrow gap transverse evaporative spray cooling | |
RU2649170C1 (en) | Method of electronic equipment cooling using combined film and drop liquid flows | |
RU2773679C1 (en) | Method for cooling electronic equipment using combined gas and microdroples flow | |
US20170146273A1 (en) | Evaporator Assembly | |
EP1860695A2 (en) | System and method of jet impingement cooling with extended surfaces | |
Pukhovoy et al. | Extreme heat fluxes and heat transfer mechanisms during electronics spray and jet impingement cooling with boiling | |
RU2665565C1 (en) | Evaporator for spacecraft thermal regulation system | |
RU2755608C1 (en) | Method for cooling electronic equipment | |
RU2706325C1 (en) | Method of cooling electronic equipment with film and droplet flows of liquid using finning | |
JP4592581B2 (en) | Effervescent liquid concentrator | |
RU2732624C1 (en) | Method of cooling electronic equipment using combined film and gas-droplet flows | |
RU2760884C1 (en) | Two-phase, hybrid, single-component electronic equipment cooling system | |
RU2581522C1 (en) | Method of cooling electronic equipment using condenser-film former | |
RU2818424C1 (en) | Two-phase single-component closed cooling system using film-forming capacitor |