Термосифон для охлаждения силовых полупроводниковых приборов
Область применения: силовая полупроводниковая преобразовательная техника большой мощности. Целью данной полезной модели является повышение эффективности охлаждения полупроводниковых приборов. Суть полезной модели заключается в том, что термосифон выполнен из радиатора с восходящими и нисходящими каналами, соединенные с одной и другой стороны коллекторами, и испарителя, присоединенного к коллектору напротив восходящих каналов. Термосифон заполняется двумя жидкостями имеющие разную плотность и температуру кипения, причем жидкость с большей плотностью имеет более низкую температуру кипения.
Полезная модель относится к силовой электроники, а именно, к полупроводниковой преобразовательной технике и может использоваться в статических преобразователях электрической энергии, в агрегатах на основе силовых полупроводниковых приборов и модулей.
Известно устройство для охлаждения силовых полупроводниковых приборов таблеточного типа на основе двухфазного термосифона, состоящее из радиатора в виде отрезка прессованного профиля из алюминиевого сплава с внешним оребрением и внутренними каналами, являющегося конденсатором, и испарителя из алюминиевого сплава, герметично соединенного непосредственно с радиатором. Устройство частично заполнено однокомпонентным жидким теплоносителем [1].
Недостатком данной конструкции является относительно низкая теплоотдача, так как движение паров и конденсата направлено навстречу друг другу, что снижает коэффициент теплопередачи к стенкам внутреннего канала.
Целью данной полезной модели является устранение выше указанного недостатка.
Поставленная цель достигается за счет того, что термосифон имеет конструкцию, состоящую из радиатора, содержащего как минимум два полых канала, соединенных с одной и другой стороны коллектором и испарителя, который присоединен к коллектору напротив одного из каналов.
На фигуре показан общий вид термосифона. Радиатор (1) представляет собой несколько каналов, часть из которых являются восходящими (2) и другая нисходящими (3) с оребренной внешней поверхностью, объединенных с одной и с другой стороны коллекторами (4, 5).
Медный испаритель (6) имеет ряд продольных отверстий (7), соединенных с одной стороны поперечными отверстиями (8), образующих единую полость. Испаритель (6) присоединен к коллектору (5) напротив восходящих каналов (2).
Термосифон работает следующим образом. Предварительно медный испаритель заполняется диэлектрической жидкостью с низкой температурой кипения (до 80°С). Над жидкостью располагается антифриз с более высокой температурой кипения. Верхний уровень антифриза находится на уровне средней части радиатора. Полупроводниковые приборы прижимаются с одной или с двух сторон к испарителю.
Термосифон работает в вертикальном положении.
При работе полупроводникового прибора, от него выделяется тепло, которое нагревает стенки испарителя и жидкость, залитую в него. При достижении температуры кипения диэлектрической жидкости из нее начинают выделятся пары, которые устремляются вверх в восходящие каналы радиатора, захватывая антифриз. Парожидкостная смесь поднимается в верхний коллектор и по нему устремляется в нисходящие каналы радиатора, и через нижний коллектор возвращается в полости испарителя. В процессе движения парожидкостная смесь отдает часть тепла радиатору и коллекторам, и тем самым происходит охлаждение полупроводникового прибора.
Практические результаты показали, что термосифон предлагаемой конструкции, имеет на 50% более высокую эффективность охлаждения, чем у прототипа.
Источник информации.
[1]. Исакеев А.И. и др. Эффективные способы охлаждения силовых полупроводниковых приборов. Л., Энергоиздат, 1982, с.105-111.
Термосифон для охлаждения силовых полупроводниковых приборов, состоящий из радиатора и испарителя, отличающийся тем, что радиатор имеет как минимум два полых канала, соединенных с одной и с другой стороны с помощью коллектора, а испаритель присоединен к коллектору напротив одного из каналов.
