Elektronik cihazlarda termoelektrik soğutucu ve ısı borusu soğutma performansının sayısal olarak incelenmesi


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2019

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: GÖKHAN ÇELİK

Danışman: ABUZER ÖZSUNAR

Özet:

Bu çalışmada bir baskı devre kartının üzerinde bulunan 2 adet yonganın termoelektrik soğutucu ve ısı borusu ile soğutma performansı sayısal olarak incelenmiştir. Soğutulacak yongaların tam yükte çalışmalarında ortaya çıkan ısı miktarı 5W (71W/cm2) olarak belirlenmiştir. Termoelektrik soğutucu ve ısı borusu ile soğutma sistemleri ayrı ayrı oluşturulmuş ve bu iki ayrı senaryoya göre ANSYS-Icepak paket programı kullanılarak sayısal analiz yapılarak incelenmiştir. Analiz sırasında kullanılan sayısal değerler, termoelektrik soğutucu ve ısı borusu özellikleri paket program kütüphanesinde bulunan değerler ve ticari olarak üretilen ürünlere ait veri sayfalarından elde edilmiştir. Termoelektrik soğutucu ve ısı borusu ile yapılan analizlerde soğutma sistemi performansını etkileyen kritik değerler belirlenmiş ve bu değerler parametrik çalışmalar ile karşılaştırılmıştır. Sistemin performansını incelemek ve geliştirmek adına, olası montaj senaryoları ve ısı alıcı alternatifleri dikkate alınmıştır. Termoelektrik soğutucunun sıcak yüzeyi ile ısı borusunun yoğuşturucu bölümünde etkin bir ısı atımı yapılabilmesi için ısı alıcı kullanılmıştır. Her iki sistemin soğutma performansı da modül dışında bulunan bir fan yardımı ile attırılmaya çalışılmıştır. Elde edilen sonuçlar daha önce yapılan çalışmalar ile karşılaştırılmış ve uyumlu sonuçlar elde edilmiştir. Termoelektrik soğutucu ile yapılan çalışmalarda en düşük yonga sıcaklığı değerleri akım 3 A ve fan debisi 22 cfm iken, ısı borusu ile yapılan çalışmalarda en düşük yonga sıcaklığı değerleri ısı iletkenlik katsayısı k=50000 W/mK, uzunluk 144 mm ve fan debisi 22 cfm iken elde edilmiştir. Fan debisinin soğutma sistemlerinin performansı üzerinde etkili olduğu görülmüştür. Uzunluğu 144 mm olan ısı borusu 184 mm uzunluğundaki ısı borusuna kıyasla daha iyi soğutma performansı sergilemiştir. Termoelektrik soğutucunun 4 A ile çalıştırıldığı ve fan debisinin 12 cfm olduğu koşulda yonga sıcaklığı kritik çalışma sıcaklığının üzerine çıkmıştır. Isı borusu ile yapılan çalışmalarda tüm koşullarda yonga sıcaklıkları kritik çalışma sıcaklığının altında kalmıştır.