Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Experimental studies and analysis of cooling of electronics using submerged jet impingement

Adrian Ciepliński

Abstract

Over recent decades, computer development has grown very dynamic. The growth of dissipated heat fluxes and miniaturization of electronics determine the development of adequate cooling techniques. In this diploma thesis, one of these techniques, that is, jet impingement cooling is presented and investigated. The introductory part consists of the description of currently used cooling techniques and information about jet impingement cooling. The properties of method and examples of application are described. The influences of cooling fluid properties and geometric characteristics on type of flow and heat transfer are presented as well. In this research, cooling performance of heater imitating microprocessor has been tested. Working fluid is air. Micro-jets has been generated by heat exchanger with diaphragm installed, which has 64 round orifices of diameter of 0.16 mm grouped as rectangular array with jet-to-jet spacing of 5 mm. Geometric characteristics are ratio of jet area to heater area Ar of 0.0008 and dimensionless jet-to-jet spacing s/d of 31.25. Regulated parameters in this research have been jet-to-target distance H of 0.5 mm, 2 mm, 4 mm, 8 mm, 12 mm, 16 mm, 20 mm and 24 mm and air flow flux of 5 l/min, 8 l/min, 11 l/min and 14 l/min. Dimensionless jet-to-target distance H/d ranged from 3 to 150 and Reynolds number values varied from 690 to 1930. Taking experimental data into consideration, heat transfer coefficients h and Nusselt numbers are obtained. Afterwards, experimental results has been compared to results of correlations for impinging jets based on similitude.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Adrian Ciepliński (FPAE) Adrian Ciepliński,, Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Title in Polish
Badanie eksperymentalne i analiza chłodzenia elementów elektronicznych z wykorzystaniem mikrostrumieni zanurzonych
Supervisor
Artur Rusowicz (FPAE/IHE) Artur Rusowicz,, The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Certifying unit
Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Affiliation unit
The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)
Study subject / specialization
, Energetyka (Power Engineering)
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
16-02-2016
Issue date (year)
2016
Pages
47
Internal identifier
MEL; PD-3479
Reviewers
Artur Rusowicz (FPAE/IHE) Artur Rusowicz,, The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE) Andrzej Grzebielec (FPAE/IHE) Andrzej Grzebielec,, The Institute of Heat Engineering (FPAE/IHE)Faculty of Power and Aeronautical Engineering (FPAE)
Keywords in Polish
mikrostrumienie, uderzenie strugi, strugi powietrzne, chłodzenie elektroniki
Keywords in English
microjets, jet impingement, air jets, electronics cooling
Abstract in Polish
W przeciągu ostatnich dekad, rozwój techniki komputerowej jest bardzo dynamiczny. Rosnące dyssypowane strumienie ciepła oraz miniaturyzacja elementów elektronicznych determinują rozwój odpowiednich technik chłodzenia. W pracy przedstawiono jedną z takich technik, tj. chłodzenie z wykorzystaniem mikrostrumieni oraz poddano ją badaniom eksperymentalnym. Wstęp pracy zawiera opis aktualnie stosowanych technik chłodzenia oraz wprowadza informacje dot. chłodzenia z wykorzystaniem strug. Opisane są właściwości metody i przykłady zastosowań. Przedstawiono wpływ właściwości czynnika chłodzącego oraz parametrów geometrycznych na charakter przepływu i następnie na intensywność wymiany ciepła. W przeprowadzonym eksperymencie, badano wydajność chłodzenia elementu grzejnego imitującego mikroprocesor. Czynnikiem roboczym jest powietrze. Elementem odpowiedzialnym za generowanie mikrostrumieni była głowica i zamocowana do niej membrana o 64 okrągłych otworach o średnicy 0,16 mm wykonanych w szyku prostokątnym o podziałce 5 mm. Stosunek powierzchni otworów do chłodzonej powierzchni Ar i bezwymiarowa podziałka membrany s/d wynoszą odpowiednio 0,0008 oraz 31,25. Parametrami regulowanymi w badaniu były odległość między głowicą a powierzchnią chłodzoną H, która wynosiła kolejno: 0,5 mm, 2 mm, 4 mm, 8 mm, 12 mm, 16 mm, 20 mm i 24 mm oraz wydatek: 5 l/min, 8 l/min, 11 l/min i 14 l/min. Bezwymiarowa odległość między głowicą a powierzchnią chłodzoną H/d zawiera się w przedziale 3 – 150. Liczba Reynoldsa zmieniała się w zakresie 690 - 1930. Na podstawie wyników eksperymentu obliczono współczynniki przejmowania ciepła h oraz liczby podobieństwa Nusselta. Otrzymane rezultaty skonfrontowano z wynikami korelacji dla chłodzenia mikrostrumieniowego opartych na teorii podobieństwa.
File
  • File: 1
    Praca inżynierska Adrian Ciepliński.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 9357

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTaa17c070c23a45568a49e3b716295727/
URN
urn:pw-repo:WUTaa17c070c23a45568a49e3b716295727

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page