Niniejsza rozprawa stanowi pierwsze szerokie opracowanie poświęcone mikrokanałowym systemom jednofazowego chłodzenia cieczowego dla zastosowań w elektronice. Zagadnienie to przedstawiono na tle problematyki odprowadzania ciepła z przyrządów i układów elektronicznych z uwzględnieniem różnych systemów chłodzenia oraz specyfiki warunków występujących w poszczególnych obszarach elektroniki. Praca obejmuje zarówno rozważania teoretyczne oparte na zależnościach analitycznych oraz wynikach symulacji numerycznych, jak i wyniki przeprowadzonych pomiarów rozwiązań prototypowych oraz ich porównanie z rozwiązaniami komercyjnymi.

W części teoretycznej został omówiony wpływ właściwości termofizycznych płynów, parametrów geometrycznych struktur mikrokanałowych zawierających sieć kanałów o przekroju prostokątnym oraz różnych technologii ich wykonania na efektywność odprowadzania ciepła przez te struktury chłodzące. Ponadto zwrócono uwagę na kształt przekroju poprzecznego mikrokanału oraz spadek współczynnika przejmowania ciepła w narożach w przypadku kanałów o niekołowym przekroju. Pokazano, że zjawisko to nabiera znaczenia wraz ze zmniejszaniem wymiarów kanałów, a w przypadku mikrokanałowych struktur chłodzących może prowadzić do znacznego przeszacowania ich parametrów cieplnych w obliczeniach numerycznych. Jednym z istotniejszych aspektów dyskutowanych w pracy związanych z analizą numeryczną jest dobór modeli turbulencji oraz związana z nim generacja siatki dyskretyzacyjnej.

W części eksperymentalnej przedstawiono praktyczne rozwiązania mikrokanałowych struktur chłodzących dla przyrządów i układów stosowanych w energoelektronice i elektronice samochodowej. Przeprowadzone pomiary potwierdziły, że elementy te pozwalają odprowadzić ponad 600 W/cm2 bez przekraczania spadków ciśnienia rzędu 100 kPa, a nowe obudowy zintegrowane ze strukturami mikrokanałowymi są w stanie zapewnić bezpieczne i stabilne warunki pracy diod półprzewodnikowych mocy, odprowadzając z łatwością 5,5 kW mocy cieplnej. Badania porównawcze dla struktur diodowych umieszczonych w obudowie zintegrowanej ze strukturą mikrokanałową oraz w obudowie z konwencjonalnym, dwustronnym systemem chłodzenia cieczowego wykazały istotną przewagę nowej konstrukcji. W obszarze elektroniki samochodowej wykorzystanie struktur mikrokanałowych pozwala zachować bezpieczne temperatury pracy elementów elektronicznych i uniezależnić je od wpływu zmiennych i niekorzystnych warunków otoczenia, nawet w przypadku połączenia ich z systemem chłodzenia silnika w pojeździe i wykorzystania tzw. cieczy gorącej, czyli płynu chłodzącego ze standardowej pętli chłodzenia silnika spalinowego. W pracy podjęto także tematykę strat ciśnienia w torze przepływu cieczy chłodzącej, które uważane są za największy problem praktycznych zastosowań rozwiązań mikrokanałowych. [STRESZCZENIE]

Więcej informacji w Bibliotece Cyfrowej CYBRA