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High-performance energy-saving miniature loop heat pipe for cooling compact power semiconductors

机译：用于冷却紧凑型功率半导体的高性能节能微型环热管

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A miniature loop heat pipe (mLHP) is developed to cool compact wide bandgap power semiconductors with a high heat flux ( 30 W/cm2) and high allowable operating temperature (250 ?C) for the first time. Since the mLHP consists of an evaporator (15 x 16 x 3 mm), a condenser (12 x 12.5 x 2 mm), and transport tubes (100 mm), it can be mounted on a small product equivalent to the size of a gaming smartphone. To achieve high heat flux performance, the mLHP uses Shirasu porous glass for the wick and ethanol for the working fluid. Moreover, for the condenser, heat dissipation is enhanced using a thin copper plate (60 x 60 x 0.5 mm), a thin aluminum cold plate (35 x 20 x 3 mm), or a small cooling fan (17 x 17 x 3 mm). When the condenser dissipates heat using the thin aluminum cold plate, the mLHP achieves a maximum heat-transport performance of 15 W (60 W/cm2) in the horizontal attitude. At the maximum heat load, the heat-source temperature, evaporator temperature, and system thermal resistance at 15 W are 249.8 ?C, 142.2 ?C, and 0.72 ?C/W, respectively. Additionally, the heat transfer coefficient of evaporation at the evaporator is approximately 24,000 W/m2/K. The proposed steady-state numerical model is consistent with the experimental results, excluding the condenser part, with a relative error of 7%.
机译：开发了一个微型环路热管（MLHP），以便首次具有高热通量（30W / cm2）和高允许的工作温度（30W / CM2）和高允许的工作温度（＆lt 2 250℃）的紧凑宽带隙功率半导体。由于MLHP由蒸发器（15×16×3mm）组成，冷凝器（12×12.5×2mm）和输送管（100mm），它可以安装在等于游戏尺寸的小产品上手机。为了实现高热量通量性能，MLHP使用Shirasu多孔玻璃用于芯片和乙醇的工作流体。另外，对于冷凝器，使用薄铜板（60×60×0.5mm），薄铝冷板（35×20 x 3 mm）或小冷却风扇（17 x 17 x 3 mm），增强散热。（17 x 17 x 3 mm ）。当冷凝器使用薄的铝冷板散热时，MLHP以水平姿态实现15W（60W / cm2）的最大热传输性能。在最大热负荷下，10W的热源温度，蒸发器温度和系统热阻分别为249.8℃，142.2℃和0.72℃/ w。另外，蒸发器蒸发系数的传热系数约为24,000W / m 2 / k。所提出的稳态数值模型与除了冷凝器部分的实验结果一致，相对误差为7％。

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