УПРАВЛІННЯ ТЕПЛОВИМ РЕЖИМОМ ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИХ ОХОЛОДЖУВАЧІВ У НЕРІВНОМІРНОМУ ПОЛІ ТЕМПЕРАТУР

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.32851/tnv-tech.2022.1.3

Ключові слова:

управління охолоджувачами, динаміка й інтенсивність відмов, струмові режими, перепад температур, гілки термоелементів

Анотація

У статті представлено аналіз моделі управління термоелектричним пристроєм забезпечення теплових режимів радіоелектронної апаратури, показники надійності якої суттєво визначаються температурою елементів. Модельні дослідження проведено для умов неоднорідного температурного поля в діапазонах типових перепадів температур, струмових режимів роботи та потужності розсіяння. Аналіз проведено для різних відношень висоти до площі перетину гілок термоелектричних елементів. Розкрито перевагу розподіленого активного термоелектричного охолодження радіоелектронних систем із просторово рознесеними теплонавантаженими елементами порівняно із загальним охолодженням. Розглянуто можливість оптимального управління тепловим режимом комплексу термоелектричних охолоджувачів із послідовним електричним з’єднанням за різного рівня охолодження й теплового навантаження. Визначено основні параметри, показники надійності та динамічні характеристики охолоджувачів. Проаналізовано струмові режими у процесі побудови комплексу з урахуванням енергетичних, масогабаритних характеристик і характеристик надійності. Проведено порівняльний аналіз основних параметрів, показників надійності та динамічних характеристик комплексу термоелектричних охолоджувачів за різного рівня охолодження, заданої уніфікації геометрії гілок термоелементів і струмових режимів роботи. Результати досліджень показали можливість управління тепловим режимом комплексу термоелектричних охолоджувачів за рахунок вибору теплового режиму роботи з урахуванням значущості кожного з обмежувальних факторів за масогабаритними, енергетичними й динамічними характеристиками. У процесі вибору струмових режимів ураховано взаємний вплив кожного з обмежувальних факторів, за допомогою зміни яких під час проєктування системи забезпечення теплових режимів можна вибрати компромісні режими роботи.

Посилання

Ellison, G.N. (2020). Thermal Computations for Electronics. Boca Raton: CRC Press, 404 p. Retrieved from: https://doi.org/10.1201/9781003029328 [in English].

Hyoung-Seuk Choi, Won-Seon Seo, Duck-Kyun Choi (2011). Prediction of Reliability on Thermoelectric Module through Accelerated Life Test and Physics of Failure. Electronic Materials Letters, vol. 7. DOI: 10.1007/s13391-011-0917-x [in English].

Erturun, U., Mossi, K. (2012). A Feasibility Investigation on Improving Structural Integrity of Thermoelectric Modules with Varying Geometry. ASME 2012 Conference on Smart Materials, Adaptive Structures and Intelligent Systems (Stone Mountain, Georgia, USA, September 19–21, 2012). DOI: 10.1115/SMASIS2012-8247 [in English].

Venkatesan, K., Venkataramanan, M. (2020). Experimental and Simulation Studies on Thermoelectric Cooler: A Performance Study Approach. International Journal of Thermophysics, vol. 41. DOI: 10.1007/s10765-020-2613-2 [in English].

Hao Li, Xiaohong Ding, Fanzhen Meng, Dalei Jing, Min Xiong (2019). Optimal design and thermal modelling for liquid-cooled heat sink based on multi-objective topology optimization: an experimental and numerical study. International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 144, pp. 1–18. Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.118638 [in English].

Xin Dong, Xiaomin Liu (2019). Multi-objective optimal design of microchannel cooling heat sink using topology optimization method. Retrieved from: https://doi.org/10.1080/10407782.2019.1682872 [in English].

Sootsman, J.R., Chung, D.Y., Kanatzidis, M.G. (2009). New and old concepts in thermoelectric materials. Angewandte Chemie – International Edition, vol. 48, iss. 46, pp. 8616–8639 [in English].

Wenlong Jin, Liyao Liu, Tao Yang, Hongguang Shen, Jia Zhu, Wei Xu, Shuzhou Li, Qing Li, Lifeng Chi, Chong-an Di, Daoben Zhu (2018). Exploring Peltier effect in organic thermoelectric films. Nature Communications, vol. 9. DOI: 10.1038/s41467-018-05999-4 [in English].

Ji-Zhu Hu, Bin Liu, Jun Zhou, Baowen Li, Yuanyuan Wang (2018). Enhanced thermoelectric cooling performance with graded thermoelectric materials. Japanese Journal of Applied Physics, vol. 57, no. 7. DOI: 10.7567/jjap.57.071801 [in English].

Saifizi Saidon, M., Lee, T.W., Anuar S.N.N., Zunaidi I., Diana, N.S., Wan Azani, M., Khairunizam, W., Shahriman, A., Zuradzman, M.R. (2018). Development and investigation of thermoelectric cooling performance based on space scales. IOP Conference Series Materials Science and Engineering, vol. 429(1), p. 012083. DOI: 10.1088/1757-899x/429/1/012083 [in English].

Zaykov, V., Mescheryakov, V., Zhuravlov, Yu. (2018). Analysis of relationship between the dynamics of a thermoelectric cooler and its design and modes of operation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, vol. 1, no. 8(91), pp. 12–24. Retrieved from: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.123891 [in English].

Zaykov, V., Mescheryakov, V., Zhuravlov, Yu. (2019). Designing a singlecascade thermoelectric cooler with the predefined time to enter a stationary mode of operation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, vol. 6, no. 8(102), pp. 38–46. Retrieved from: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.184400 [in English].

Zaykov, V.P., Kinshova, L.A., Moiseev, V.F. (2009). Prediction of reliability indicators, thermoelectric cooling devices. Book 1: One-stage devices. Odesa: Polytehperiodika, 120 p. [in English].

Zaykov, V., Mescheryakov, V., Zhuravlov, Yu. (2019). Prediction of reliability indicators, thermoelectric cooling devices. Book 4: Dynamics of functioning of singlestage TEC. Odesa: Polytehperiodika, 290 p. [in English].

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-05-04

Як цитувати

Журавльов, Ю. (2022). УПРАВЛІННЯ ТЕПЛОВИМ РЕЖИМОМ ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИХ ОХОЛОДЖУВАЧІВ У НЕРІВНОМІРНОМУ ПОЛІ ТЕМПЕРАТУР. Таврійський науковий вісник. Серія: Технічні науки, (1), 22-35. https://doi.org/10.32851/tnv-tech.2022.1.3

Номер

Розділ

КОМП’ЮТЕРНІ НАУКИ ТА ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ