냉매 R-245fa를 적용한 이상냉각시스템에 대한 실험적 연구

• Published in: 설비공학 논문집, 32(2) Vol. 32; no. 2; pp. 66 - 74
• Main Authors: 신현호(Hyun Ho Shin), 이동찬(Dong Chan Lee), 정현준(Hyun Joon Chung), 강훈(Hoon Kang), 김용찬(Yongchan Kim), 이광진(Kwang-jin Lee), 강성욱(Sung-wook Kang), 최혜윤(Hye-yoon Choi), 양환석(Hwan-seok Yang)
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 대한설비공학회 01.02.2020
• Subjects: 기계공학; Cold plate(냉각판); Thermal management(열관리); Two-phase cooling system(이상냉각시스템)
• ISSN: 1229-6422; 2465-7611
• DOI: 10.6110/KJACR.2020.32.2.066

본 연구에서는 대면적 전자장비 냉각을 위한 이상냉각시스템의 운전 조건에 따른 성능 변화를 고찰하였고, 이를 수냉각시스템과 비교하였다. (1) 이상냉각시스템에서 이차유체 충전량이 814 g을 초과했을 때 냉각판 출구건도의 감소에 따른 액상의 증가로 레이놀즈수가 감소하면서 열전달계수가 감소하는 경향이 나타났다. 또한 열유속이 6.10 W/cm2 보다 증가할 때 드라이아웃 영역의 증가로 평균열전달계수가 감소하는 경향을 나타냈다. (2) 이상냉각시스템에서 펌프회전수가 일정 속도보다 증가하는 경우 유량 증가에 따른 열전달 성능의 증가폭이 크게 감소하였다. (3) 유사한 열전달계수를 갖는 수냉각시스템과 성능특성을 비교하였을 때, 이상냉각시스템은 85.7% 낮은 펌프 동력으로 27.3% 더 균일한 온도분포를 가지며, 냉각판 내부압력이 72.3% 감소하여서 내압 설계가 용이해짐을 확인하였다. Increasing heat dissipation of many applications requires more efficient active cooling technology. Conventional liquid-cooling systems show low temperature uniformity and excessive pressure drops at a high flow rate. Two-phase cooling systems have been widely studied as an alternative because of their high thermal and hydraulic performance. In this study, the thermal and hydraulic characteristics of the two-phase cooling system are investigated experimentally using R-245fa as a working fluid. The heat transfer and pressure drop characteristics of flow boiling in the cold plate were measured by varying the charge amount of the working fluid, pump rotating speed, and heater power of a cold plate. Compared with the conventional water-cooling system of similar thermal resistance, the two-phase cooling system demonstrated 27.3% more uniform temperature distribution with 85.7% less pumping power. KCI Citation Count: 1