Интенсификация теплообмена от теплоотдающих поверхностей при помощи электрического ветра в воздухе
Închide
Articolul precedent
Articolul urmator
274 0
SM ISO690:2012
КОРЧЕМКИН, И., СТИШКОВ, Юрий. Интенсификация теплообмена от теплоотдающих поверхностей при помощи электрического ветра в воздухе. In: Materials Science and Condensed Matter Physics, 13-17 septembrie 2010, Chișinău. Chișinău, Republica Moldova: Institutul de Fizică Aplicată, 2010, Editia 5, p. 266.
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Materials Science and Condensed Matter Physics
Editia 5, 2010
Conferința "Materials Science and Condensed Matter Physics"
Chișinău, Moldova, 13-17 septembrie 2010

Интенсификация теплообмена от теплоотдающих поверхностей при помощи электрического ветра в воздухе


Pag. 266-266

Корчемкин И., Стишков Юрий
 
НОЦ «Электрофизика» физического факультета Санкт-Петербургского государственного университета
 
 
Disponibil în IBN: 22 aprilie 2021


Rezumat

В современных малогабаритных устройствах различного назначения задача интенсивного теплоотвода от нагреваемых частей стоит достаточно остро. Это касается, например, теплоотвода от элементов нагревателей, материнских плат компьютеров, и иных теплоотдающих поверхностей. Как правило, теплоотвода за счет естественной конвекции недостаточно, т.к. при этом возникает значительный перегрев. Наиболее распространенным способом интенсификации теплоотвода является принудительный обдув при помощи кулеров, вентиляторов и других устройств. Однако этот способ имеет ряд недостатков. В настоящей работе приведены результаты экспериментального исследования и компьютерного моделирования интенсификации теплообмена от вертикальной нагреваемой пластины при помощи электрического ветра в воздухе. Подобные исследования проводились ранее и касались в основном изучения вопросов интенсификации теплообмена в жидкостях. В настоящем исследовании основное внимание уделено вопросам разрушения структуры пристеночного температурного погранслоя естественной конвекции. Исследование проведено на полутеневой установке ИАБ-451, в качестве нагревателя использована вертикальная пластина, нагреваемая внутренним источником. Электрический ветер реализуется в виде системы тонких струй, текущих от каждого игольчатого электрода, нормально к поверхности теплоотдающей пластины. Появление электрического ветра приводит к кардинальному изменению структуры теплового погранслоя естественной конвекции: при напряжениях, близких к порогу электрического ветра (4,4 кВ), толщина пристеночного слоя локально уменьшается в области, лежащей напротив расположения игольчатых электродов, появляются локальные вихреобразные возмущения температуры воздуха. При относительно больших напряжениях (6 -12 кВ) происходит кардинальное разрушение пристеночного пограничного слоя вдоль всей теплоотдающей поверхности, толщина пристеночного температурного погранслоя уменьшается до 10 раз. Это существенно увеличивает конвективный теплоотвод от нагреваемой поверхности и ее перегрев при постоянной выделяемой мощности значительно спадает. Моделирование задачи об электрическом ветре и его влиянии на теплообмен, основано на анализе полной системы ЭГД-уравнений, записанной для случая униполярной проводимости. Расчетная структура пристеночного погранслоя естественной конвекции и электрического ветра в системе иглаплоскость показала, что в отсутствии напряжения у поверхности нагревателя возникает пристеночный температурный и динамический погранслой, в котором под действием Архимедовых сил воздух движется снизу вверх, вдоль поверхности нагреваемой пластины. При подаче напряжения на электроды от лезвиеобразного электрода возникает тонкая струйка электрического ветра. Струйка, ударяясь в плоский противоэлектрод, коим является нагреватель, растекается по его поверхности и образует возвратный вихрь за пределами пластины. Скорости электрического ветра значительно выше скоростей естественной конвекции и достигают 5 м/с при напряжениях до 10 кВ. Сравнительный анализ результатов компьютерного моделирования и экспериментального исследования демонстрирует идентичность, возникающих эффектов. В то же время компьютерные модели дают возможность просчитывать эффекты в более сложных геометрических моделях, для которых экспериментальное исследование затруднительно.