Estudio experimental de un sistema de refrigeración bifásico por bomba para la electrónica aeronáutica de alta densidad de flujo de calor

Wang Jiaxuan ,  

Song Xia ,  

Gao Tianyuan ,  

Shi Junye ,  

Chen Jiangping ,  

摘要

En el campo de las aplicaciones de aviación, se enfrentan desafíos en la refrigeración de equipos electrónicos de alta potencia y alta densidad de flujo de calor, ya que los métodos tradicionales de enfriamiento monofásico de líquidos ya no pueden hacer frente a las demandas de enfriamiento de más de 100 W/cm2 de densidad de flujo de calor. En este artículo, se ha construido una plataforma experimental terrestre para el sistema de refrigeración bifásico impulsado por bomba y se ha diseñado una estrategia de control del sistema. Se probaron las capacidades de refrigeración del sistema y las características de resistencia en varias condiciones de enfriamiento y se resumió el modelo matemático. Los resultados muestran que el sistema de refrigeración bifásico con bomba mecánica tiene un buen rendimiento de refrigeración. La placa de refrigeración de cobre diseñada puede hacer frente de manera efectiva a la densidad de flujo de calor de 120 W/cm2 de una fuente de calor centralizada de 6 kW. El sistema de dos fases con bomba puede enfriar eficazmente una fuente de calor de 10 kW, y la masa de fluido de trabajo requerida se reduce en un 70% en comparación con el sistema de refrigeración monofásica, en las mismas condiciones de funcionamiento. La temperatura de la superficie del elemento calefactor puede mantenerse estable entre 63 y 70 ℃, satisfaciendo los requisitos de temperatura de la superficie del chip, y la uniformidad de la temperatura del evaporador es buena, con una diferencia de temperatura entre las diferentes ramas de menos de 5 ℃. La resistencia en la etapa de cambio de fase del sistema es inferior a 400 kPa, y las características de resistencia pueden describirse mediante el modelo de Kim y Mudawar.

关键词

Bomba mecánica, circuito de refrigeración bifásico, rendimiento de refrigeración, R134a

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