PC용 열교환기 설계하기- termproject

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PC용 열교환기 설계하기- termproject에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 수냉식(水冷式) CPU쿨러 설계
(1) 프로젝트 주제
(2) 설계 목적
(3) 설계를 위한 가정 설정
(4) 냉매 선택
(5) CPU – 구리 방열판의 설계
(6) 열교환기의 입구 온도 알아내기

2. 열교환기 설계
(1) 열교환기 형식 설정
(2) 열교환기 해석(유용도-NTU)
(3) 열교환기 크기 및 형상 결정
(4) 열교환기 재료 선정
(5) 오염계수
(6) 열교환기 제원(Specification)
(7) 열교환기 설치방법
(8) 기타 고려사항

본문내용

설계 이유
CPU는 컴퓨터에 있어서 빼 놓을 수 없는 구성요소이다. 사용자의 이용목적과 행태에 따라 이 장치의 요구 성능이 달라진다. 인간의 뇌와 같은 역할의 CPU는 높은 Hz를 지닐수록 성능이 우수하지만 비례하여 요구되는 설계전력이 높다.
출처:http://blog.danawa.com/prod/?blogSection=2&cate_c1=861&cate_c2=873&cate_c3=959&cate_c4=0&depth=3&prod_c=1519736
위의 두 CPU의 제품정보를 보면 성능에 따른 설계전력의 차이를 알수 있다. 설계 전력이 높아질수록 발생되는 열에너지도 증가하는데 CPU의 안정된 성능을 위하여 효과적인 냉각 장치가 필요하다. 더군다나 요즘에는 CPU로 흐르는 전압의 세기를 강제로 올려 클럭수를 조절하는 오버클러커들 경우 그러한 성능좋은 냉각 장치의 필요성을 더욱 체감할 것이다.그래서 우리는 열전달률()이 우수한 장치를 위하여 냉매를 물로 사용하는 수냉식 설계를 하고자 한다.
목 차
1. 수냉식(水冷式) CPU쿨러 설계
(1) 프로젝트 주제
(2) 설계 목적
(3) 설계를 위한 가정 설정
(4) 냉매 선택
(5) CPU 구리 방열판의 설계
(6) 열교환기의 입구 온도 알아내기
2. 열교환기 설계
(1) 열교환기 형식 설정
(2) 열교환기 해석(유용도-NTU)
(3) 열교환기 크기 및 형상 결정
(4) 열교환기 재료 선정
(5) 오염계수
(6) 열교환기 제원(Specification)
(7) 열교환기 설치방법
(8) 기타 고려사항
3. 소감
1. 수 냉식(水冷式) CPU쿨러 설계
(1)프로젝트 주제
수랭식 CPU 쿨러 설계
(2)설계목적
CPU의 온도가 90°C 넘어서면 컴퓨터가 자동 종료 된다. 최고온도에서 발생 할 수 있는 CPU의 데미지를 막기 위해서 자동 종료 되도록 BIOS에 설정이 되어있다. 예상치 못한 컴퓨터의 꺼짐으로 인한 불쾌한 놀람을 피하기 위해 많은 양의 발열을 CPU로부터 빠르게 냉각 할 수 있는 장치를 필요하다.
(3)설계를 위한 가정 설정
CPU가 꺼지기 직전인 최대 온도를 =90°C 라고 두자. 그런 다음 컴퓨터의 평균 사용량(3~4시간 사용)하에 CPU가 유지해야할 안전 온도를 60(40~60)°C로 두었다.
※가정 : CPU → 구리판으로의 열전도가 빠른 속도로 이루어진다. 그렇게 하기 위해서
- CPU와 접촉하는 표면을 래핑 처리 한다.
- 써멀 구리스를 CPU와 구리방열판 사이에 충분히 도포한다.
위 방법을 적용한다.
유체가 구리판을 흐를 때 우리는 아래와 같이 가정하였다. 유체가 내부 유동 시에
1) 유동마찰력이 없다.
2) 비열은 온도에 관계없이 일정하다.
3) 정상 유동이고 유체의 흐름은 어느 지점에서나 일정하다.
또한 CPU에서 구리 흡열판 으로의 열 손실율은 구리판이 얻은 열전도율과 같고 흡수한 구리판의 최고온도는 열역학 제 2법칙에 따라 90°C를 넘지 않을 것이다. 이때 구리판의 최대 열량을 온도는 충분한 시간 하에 열전달이 이루어져 어느 미소지점에서나 90°C라고 가정하자.
(4) 냉매 선택
- 오염계수를 고려하여 탈염수 혹은 증류수 중에 하나를 선택한다.
- 필요에 따라 부식 첨가제나 부동액을 비율에 따라 첨가한다.
탈염수란?
무기산이나 염류를 제거한 물로, 이온교환 수지나 이온교환막을 사용한 전기 투석으로 만든다. 이온교환 수지에 의해 Na+, Ca2+, Cl-, SO42- 등은 제거되고, 탄산은 탈기에 의해 제거되나, 비전해질인 규산이나 수지의 용출물은 미량이 잔류한다. 축전지용, 수전해용으로써 이용된다.
(5) CPU 구리 방열판의 설계
CPU의 표면에서 구리판으로의 열전도율(T=90-60=30°C)는 이다, 전도저항()에 따라 값이 변하므로 면적 A를 늘려주자.
< 옆 면 도 > < 옆 면 도 >
구리판을 3개의 부위로 나누어서 면적과 부피를 계산하였다.
면적 A (격벽과 유체가 접촉하는 면적)
→ 격벽의 개수를 많이, 격벽 간의 간격을 촘촘히 하여 유체와 만나는 접촉면을 늘려 저항값을 낮춘다.
구리 방열판의 총 면적
( : 격벽의 면적, : 격벽을 제외한 나머지 물과의 접촉부의 면적, 단위)
<면적 A>
핀 한개의 면적 =
이므로 4개의 격벽 가능
면적 A에 핀 4개 가능
격벽을 제외한 나머지 면적 (위, 아래)
면적 A의 총합
<면적 B>
핀 면적 =
핀 12개 가능
격벽을 제외한 나머지 면적 (위, 아래)
면적 B의 총합
총 면적
구리판이 물과 맞닿는 총 면적 → 0.0836664
인 구리판이 → 가 되기위해 유체로 방열한 열량
(비열질량온도차)
c=
전열판의 부피
A부분
B부분
A+B+C 의 부피 =
( 목표하는 CPU온도 변화량)
최고온도 로 냉각하는데 방출 하여야할 열량은 9,288J이고
유체가 입구에서 흘러 출구까지 나오는데 걸리는 시간은 14초
유체(물)가 유입되어 나가기까지 얻은 열전달률은 663.42W 이다.
※ 유속을 설정한 이유
유속은 임의로 설정하였다. 구리판의 열전달률을 높이기 위해 우리는 두 가지 방법을 생각하였다. 하나는 유체의 질량유량을 늘리는 것과 두 번째는 유체의 유동 속도를 낮춰 머무르는 시간을 늘려 더 많은 열을

키워드

PC,   열교환기,   열유체시스템설계,   termproject,   기계