skip to Main Content
Kwalificatie van een helium koeling concept

Doel: voor een hightech-project wordt een concept voor koeling op basis van helium stroming overwogen. De geschiktheid en effectiviteit van deze koelingsmethode moeten worden geverifieerd met behulp van numerieke analyse (CFD simulaties) en experimentele validatie om het concept te kwalificeren.

Als ruw uitgangspunt voor het ontwerp van de koel concept is de in de literatuur gevonden correlatie van Norris en Gnielinski gebruikt.

Uitdagend technisch aspect voor het modelleren van dit koelconcept is het hoge massadebiet door een klein kanaal met grote warmtefluxen en onzekerheid in de ruwheidsparameters van de wand.

Aanpak: Een warmteflux wordt toegepast op een enkel kanaal met behulp van joule-verwarming (resistieve verwarming door het gebruik van een hoge elektrische stroom over het kanaal dat wordt gebruikt als de geleider).

Een heliumstroom met hoge stroomsnelheid wordt door het kanaal gestuurd dat wordt aangedreven door een groot drukverschil (∆P> 50 bar).

De helium temperatuur wordt gemeten aan beide zijden van het testkanaal om de warmteoverdrachtscoëfficiënt te bepalen. Verschillende stroomsnelheden en warmtefluxen worden getest. De resultaten van het experiment worden gebruikt om de in het CFD-model gebruikte parameters te verfijnen totdat een goede overeenstemming tussen de twee benaderingen is gevonden.

Resultaten: De experimentele resultaten en de numerieke berekeningen hebben aangetoond dat heliumstromingskoeling een geschikte methode is voor het koelen van een onderdeel in het hightech-project.

De resultaten worden samen met de gegevens van Norris en Gnielinski weergegeven in de afbeelding rechts.

Verdere ontwerpoptimalisatie kan worden uitgevoerd door virtuele prototyping met behulp van numerieke simulaties (CFD-simulaties). De verwachte grote invloed van de oppervlakteruwheid op de drukval en de warmteoverdrachtscoëfficiënt wordt bevestigd.

blank
Back To Top