The overall performance and local flow fields of the fan, heat sink, and fan-sink were experimentally and numerically studied to investigate the flow characteristics of a fan-sink. The flow resistance of the heat sink was measured by small fan tester based on AMCA standards and compared with the CFD results to select available cooling fan for the fan-sink. The nonuniform velocity profile behind the fan outlet was shown by the flow visualization. The effects of nonuniform velocities on the performance of heat sink were discussed. To validate the commercial CFD code CFX-5.6, the predicted performance curve was compared with that of fan testing. The local flow fields of the fan-sink were analyzed by CFD results. MFR (multiple frame of reference) was used as a computational model combining rotating fan and stationary heat sink. Through the CFD results of the fan-sink, the flow patterns behind the fan outlet influenced the flow resistance and overall performance of the heat sink.
In recent years, since the continuing increase in the capacity in personal computer such as the optimal performance, high quality and high resolution image, the computer system's components produce large amounts of heat during operation. This study analyzes and investigates the ability and efficiency of a cooling system inside a computer by means of central processing unit (CPU) and power supply cooling fan. This research was conducted to enhancement of efficiency of the cooling system inside the computer by making a structure which produces different air pressures in an air inflow tube. Consequently, when temperatures of the CPU and room inside computer were compared with a general personal computer, temperatures of the tested CPU, the room and the heat sink were as low as $5^{\circ}C$, $2.5^{\circ}C$ and $7^{\circ}C$ respectively. In addition to, revolution per minute (RPM) was shown as low as 250 after 1 hour operation. This research explored the possibility of enhancing the effective cooling of high-performance computer systems.
The heat transfer enhancement of heat sink with mist flow is studied numerically by solving the conservation equations for mass, momentum and energy in the continuous and dispersed phases. A Lagrangian method is used for tracing dispersed water droplets in the heat sink and an Eulerian species transport model for air and steam mixture. The continuous and dispersed phases are interacted with the drag and evaporation source terms. The computed results show that addition of evaporating mist droplets enhances the cooling performance of heat sink significantly.
본 논문에서는 13.2W급 COB LED의 공랭식 방열을 위해 열전소자를 이용하여 열적 특성을 분석하였다. 기존 방식과의 방열 성능을 비교 분석하기 위하여 Heat Sink를 설계 및 제작 하였고 실험은 100분간 COB LED를 구동시켜 접촉식 온도계를 통하여 온도 분포를 측정하였다. 접합부의 온도 측정 결과 열전소자를 사용하지 않는 방식에서는 약 $75^{\circ}C$로 나타났고, 열전소자에 0.8A의 전류를 인가하여 구동하였을 때 $57^{\circ}C$로 열 응집현상이 가장 심한 COB LED 접합부분의 열은 기존의 방식보다 약 31% 감소됨을 확인하였다.
최근 전자 및 기계부품 기술의 발전으로 전자 장비는 더욱 고성능화, 소형화, 다기능화 되면서 시스템 내부에 발생하는 발열부의 온도를 제어하기 위해 히트싱크가 사용된다. 본 연구에서는 내부 터널 구조의 2가지 형상의 히트싱크의 열 성능평가를 유한요소 프로그램인 ANSYS를 이용하여 수치해석 하였다. 수치해석은 자연대류 상태에서의 열 성능을 수치해석으로 비교 분석하여 냉각핀 형상에 따른 열 성능을 평가하였다. 또한 시간에 따른 열전달 특성과 온도분표의 해석결과를 기초로 하여 히트싱크의 성능평가를 예측하였다. 수치해석의 결과, 형상 A 히트싱크가 형상 B의 히트싱크보다 열 전달율이 자연대류에서 약 70% 향상되었다.
본 논문에서는 열원인 전력용 반도체 소자와 방열판 및 팬으로 구성된 강제 냉각방식 방열 시스템을 먼저 해석 가능한 요소로 나눈 후 각 요소에 대한 해석적이거나 실험적인 설계 식을 제시하고 이를 적용한 설계 방법을 제안하였다. 제안한 방법으로 400kW급 IGBT 인버터용 강제 냉각방식 방열 시스템을 설계하고 제작하였다. 실험결과는 설계 온도가 실험치에 대해 10[%] 오차 범위 내에서 잘 일치함을 검증하여 제안한 해석적인 정상상태 설계방법의 타당성을 보였다.
The purpose of this study is to improve the cooling performance of single and cascade refrigeration systems using thermoelectric modules. The system consists of a heat sink, fan, and thermoelectric module. The operating parameters considered in this study include power distribution between the first- and second-stage thermoelectric modules, air flow, and variable condensing unit. The cooling capacity increased with decreases in the temperature difference between hot and cold surfaces, but decreased with increases in the condensing temperature. The COP decreased with increasing electric power of the thermoelectric module because of the increased Joule heat. The cooling performance improvement using the thermoelectric module is represented by the freezer temperature.
Analytical thermal models based on average convection heat transfer are frequently used for the design and selection of forced air-cooled plate fin heat sinks. In this paper, a convection heat transfer model within a ±10% margin of error was presented through experimental investigation. Five types of heat sinks with inlet widths of 1.7-6.8 mm were tested at 50-160 W heat sources to derive and verify the model. Causes of error between the experiment and analytical thermal model were analyzed and listed to design the heat sink. Using proposed method and the lists to be considered in the paper, a quick and accurate heat sink design of the power-conversion system is expected.
This research presented the heat resistance characteristics of heat sink which is newly designed through the experiment. For the same volume and base plate of heat sinks, the experiment of heat transfer characteristics was conducted for forced convection of layered type heat sink. The heat transfer and pressure drop characteristics of the layered type heat sink were compared for the various kinds of fin pitches, fin heights and heights of heat sink. The results show that thermal resistance is decreased as the height of heat sink increases and the fin height and fin pitch decrease, From the experimental data of layered type heat sink, the correlation equation of Nusselt number was obtained as follows ; $$Nu=0.845{\cdot}Re^{0.393}{\cdot}(\frac{f_h}{D_h})^{0.160}{\cdot}(\frac{f_p}{D_h})^{0.372}{\cdot}(\frac{H_{hs}}{D_h})^{-0.942}$$
본 논문은 자동차 LED head lamp의 방열을 위한 히트싱크(heat sink)의 설계요소를 변화시켜 방열특성을 알아보고자 수치해석을 수행하였다. 수치해석에 적용한 히트싱크는 LED를 광원으로 사용하는 기존제품(Type 1)을 바탕으로 한정된 내부공간에 적합하도록 설계하여 5가지 Type으로 설계하였다. 설계된 히트싱크의 수치해석은 ANSYS CFD V12.1을 사용하여 히트싱크의 변화에 따른 온도분포와 평균온도, 공기유동특성, 열유속 등을 분석하였다. 수치해석을 통하여 방열판의 구조와 휜 형상에 따른 방열특성의 상관관계를 도출할 수 있었으며, 설계된 히트싱크의 온도분포, 공기의 유동특성, 열유속 등을 분석한 결과, 히트싱크 Type 2가 다른 Type들에 비해 LED head lamp의 방열을 위해 적합한 특성을 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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