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Thermal Analysis for Package Cooling Technology Using Phase-Change Material by Using Thermal Network Analysis and CFD Analysis With Enthalpy Porosity Method

机译：利用热网分析和焓差CFD分析对相变材料包装冷却技术进行热分析

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摘要

This paper describes a transient cooling technology for electronic equipments using phase-change material (PCM). The module is made of low-cost materials, yet it is designed to achieve a reasonably high level of heat transfer performance. Paraffin is used as the PCM. In previous our report, we can estimate the cooling performance of PCM by using a thermal network method, which cannot calculate melted PCM flow. In this paper, we consider the heat transfer phenomena of PCM module more deeply by using computational fluid dynamics (CFD) analysis with an enthalpy porosity method. By using this method, we can calculate phase-change phenomena and flow phenomena of melted PCM with CFD analysis. First, we briefly explain the results of the experiment and the thermal network analysis. Then we describe the details of CFD analysis with the enthalpy porosity method. In this calculation, melted PCM flow and heat absorption of latent heat can be analyzed. Therefore, we can discuss the reason why the thermal network analysis can estimate cooling performance of PCM module without dealing with melted PCM flow. The calculation results showed that natural convective flow of melted PCM affects the cooling performance of the PCM module. In the case where the PCM module is set vertically, high temperature and low temperature locations exist on the substrate. If several devices are cooled with the PCM module, device consuming the most power must be set in the lower part of the PCM module. From these results, we can conclude that no natural convective flow occurs in our experiment due to the shape of the PCM module.
机译：本文介绍了一种使用相变材料（PCM）的电子设备的瞬态冷却技术。该模块由低成本材料制成，但其设计目的是实现相当高的传热性能。石蜡用作PCM。在以前的报告中，我们可以使用热网络方法估算PCM的冷却性能，而该方法无法计算融化的PCM流量。在本文中，我们采用焓孔隙率计算流体动力学（CFD）分析方法，对PCM模块的传热现象进行了更深入的研究。通过这种方法，我们可以通过CFD分析来计算熔融PCM的相变现象和流动现象。首先，我们简要解释实验结果和热网络分析。然后，我们用焓孔隙率方法描述了CFD分析的细节。在此计算中，可以分析熔化的PCM流动和潜热的吸收。因此，我们可以讨论热网络分析可以估计PCM模块的冷却性能而无需处理熔化的PCM流动的原因。计算结果表明，熔化的PCM的自然对流会影响PCM模块的冷却性能。在PCM模块垂直放置的情况下，基板上存在高温和低温位置。如果使用PCM模块冷却了多个设备，则必须在PCM模块的下部设置消耗最大功率的设备。从这些结果可以得出结论，由于PCM模块的形状，在我们的实验中没有自然对流发生。

著录项

  • 来源
    《Heat Transfer Engineering》 |2014年第15期|1227-1234|共8页
  • 作者

    TOMOYUKI HATAKEYAMA; MASARU ISHIZUKA;

  • 作者单位

    Department of Mechanical Systems Engineering, Toyama Prefectural University, Kurokawa 5180, Imizu, Toyama, Japan, 939-0398;

    Department of Mechanical Systems Engineering, Toyama Prefectural University, Toyama, Japan;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
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