Оптимизация гидравлического сопротивления в пленочных системах охлаждения на основе плоских микроканалов с целью интенсификации теплообмена при кипении и испарении
| Название НИОКТР | Оптимизация гидравлического сопротивления в пленочных системах охлаждения на основе плоских микроканалов с целью интенсификации теплообмена при кипении и испарении |
|---|---|
| Аннотация | В настоящее время в различных областях техники происходит глобальная миниатюризация оборудования. Разрабатываются новые микроэлектромеханические системы (МЭМС), микроустройства, основные элементы которых имеют размеры миллиметры или микроны. Мини- и микроканальные теплообменные системы получают широкое распространение в микроэлектронике, аэрокосмической индустрии, транспорте и энергетике (топливные элементы).. Для охлаждения микроэлектронного оборудования уже используются миниатюрные тепловые трубы (размером 0,1–1 мм, микро- и миниканалы с однофазным и двухфазным течениями (размеры 100 – 300 мкм). Одной из сложнейших проблем теплофизики сегодня становится проблема охлаждения микроэлектронного оборудования. Электронная промышленность сегодня готова производить компоненты, в которых средняя плотность теплового потока может достигать величины 1 кВт/см² и выше. Для охлаждения таких объектов микроэлектроники отвод тепла должен осуществляться непосредственно из зон его выделения, т.е. посредством каналов размером порядка 10-100 мкм. Актуальным является применение двухфазных систем с вводом жидкости вблизи зоны испарения (короткие микроканалы). Применение микроканалов позволяет уменьшить толщину пленки в двухфазных течениях, что ведет к интенсификации теплообмена при испарении. Решение этой задачи сопряжено с рядом проблем. В частности, с уменьшением размеров каналов происходит рост перепада давления (гидравлического сопротивления). Перепад давления–важнейшая характеристика, определяющая мощностные затраты на прокачку хладагента. В связи с этим, необходимым становится изучение гидравлического сопротивления в каналах для выбора оптимального режима течения, в котором реализуется максимальная интенсификация теплообмена при минимальных мощностях прокачки хладагента. Более того, при уменьшении характерного масштаба реализуются эффекты сжимаемости газовой фазы. Показано, что данные эффекты существенно уменьшают перепад давления по сравнению с теоретическими предсказаниями для несжимаемого потока. Сочетание уменьшения характерных толщин плёнок и двухфазного перепада давления делает каналы с эффектом сжимаемости перспективными в микроканальных системах охлаждения с испарением тонкой пленки жидкости. В настоящее время работ по исследованию сжимаемости паровой/газовой фазы в двухфазных течениях практически нет. В рамках данного проекта будет реализовано комплексное поисковое научное исследование гидравлического сопротивления и параметров, влияющих на перепад давления в плоских каналах 10-55 мкм и отдельно будет рассмотрено влияние эффектов сжимаемости на теплообмен и перепад давления в канале 0,0512х10 мм². Также будет предложена модифицированная модель раздельного течения Локхарта-Мартинелли для предсказания двухфазного перепада давления на трение с учетом сжимаемости, сделано обобщение экспериментальных данных для плоских каналов 10-55 мкм и предложена единая корреляционная зависимость. Реализуемые в данном проекте исследования продолжают систематизированное изучение гидродинамики и теплообмена в микроканалах, проводимые в институте теплофизики им. С.С. Кутатлеладзе СО РАН, которые являются уникальными и определяют развитие мировых исследований в области плоских (щелевых) микроканалов. Эти исследования могут быть крайне важными для создания перспективных энергосберегающих систем охлаждения сверхвысокопроизводительных вычислительных систем, которые могут обеспечить прорыв России в решении стратегических задач оборонного и экономического развития. |
| Доступ к ОКОГУ исполнителя | False |
| Количество связанных РИД | 0 |
| Количество завершенных ИКРБС | 0 |
| Сумма бюджета | 3000.0 |
| Дата начала | 2025-01-01 |
| Дата окончания | 2026-12-31 |
| Номер контракта | 25-29-00709 |
| Дата контракта | 2024-12-28 |
| Количество отчетов | 2 |
| УДК | 621.1.016 |
| Количество просмотров | 4 |
| Руководитель работы | Дементьев Юрий Анатольевич |
| Руководитель организации | Маркович Дмитрий Маркович |
| Исполнитель | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ТЕПЛОФИЗИКИ ИМ. С.С. КУТАТЕЛАДЗЕ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК |
| Заказчик | Российский научный фонд |
| Федеральная программа | Отсутствует |
| Госпрограмма | — |
| Основание НИОКТР | Грант |
| Последний статус | 2025-12-02 09:26:08 UTC, 2025-12-02 09:26:08 UTC |
| ОКПД | Нет |
| Отраслевой сегмент | — |
| Минздрав | — |
| Межгосударственная целевая программа | — |
| Ключевые слова | микроканал, двухфазные течения, пленка жидкости, кипение, испарение, перепад давления, сжимаемость |
| Соисполнители | — |
| Типы НИОКТР | Фундаментальное исследование |
| Приоритетные направления | — |
| Критические технологии | — |
| Рубрикатор | 44.31.03 - Теоретические основы теплотехники |
| OECD | — |
| OESR | Энергетика и топливо |
| Приоритеты научно-технического развития | б) переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников энергии, способов ее передачи и хранения; |
| Регистрационные номера | — |