Parameters matching of the thermoelectric system parameters for cooling heat-loaded electronics elements

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A thermoelectric cooling and thermal control system for electronic devices is considered. Based on a mathematical model using the operating characteristics of a serial thermoelectric module as initial data, calculations of the energy characteristics of a thermoelectric cooling system were carried out, taking into account its thermal resistances. The calculation results are presented in the form of diagrams, which allow for a coordinated selection of the system’s thermal resistances, ensuring the specified values of the cooling capacity and temperature difference.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Е. N. Vasil’ev

Institute of Computational Modelling, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: ven@icm.krasn.ru
Russian Federation, Krasnoyarsk

References

  1. Martyushev S.G., Sheremet M.A. Two factors affecting the cooling rate of fuel elements in sealed units // Mikroelektronika. 2014. V. 43. No 5. P. 390–398. doi: 10.7868/S0544126914050056
  2. Boutina L., Bessaih R. Numerical simulation of mixed convection air-cooling of electronic components mounted in an inclined channel // Applied Thermal Engineering. 2011. V. 31. P. 2052–2062. https://doi.org/ 10.1016/j.applthermaleng.2011.03.021
  3. Glinskii I.A., Zenchenko N.V. Computer simulation of the heat distribution element for high-power microwave transistors // Russian Microelectronics. 2015. V. 44, No 4. P. 236–240. doi: 10.1134/S1063739715040058
  4. Zuev S.M., Prokhorov D.A., Maleev R.A., Debelov V.V., Lavrikov A.A. Application of Graphene in The Cooling System of a Personal Electronic Computer // Russian Microelectronics. 2021. V. 50. No 6. P. 404–411. https://doi.org/10.1134/S1063739721050097
  5. Chang Y.W., Chang C.C., Ke M.T., Chen S.L. Thermoelectric air-cooling module for Chang electronic devices // Applied Thermal Engineering. 2009. V. 29. № 13. P. 2731–2737. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2009.01.004
  6. Shtern M.Yu., Shtern Yu.I., Sherchenkov A.A. Thermoelectric systems for providing thermal modes of computer technology // Izvestija Vysshykh Uchebnykh Zavedenii. Elektronika. 2011. No 4. P. 30–38.
  7. Vasil’ev E.N. Thermoelectric cooling of heat-loaded electronics // Russian Microelectronics. 2020. V. 49. No 2. P. 123–131. https://doi.org/10.1134/S1063739720020092
  8. Zagorodnov A.P., Yakunin A.N. Precision thermostatting of a resonator on volume acoustic waves. Modeling and synthesis of a control system // Zhurnal Radioelektroniki. 2013. No 10. P. 1–14, http://jre.cplire.ru/iso/oct13/12/text.pdf
  9. Vasil’ev E.N. On the importance of thermal resistances of the cooling system when choosing a thermoelectric module // Technical Physics. 2023. V. 68. No 5. P. 574–579, https://doi.org/10.21883/tp.2023.05.56062.13-23
  10. Vasil’ev E.N. Calculation of the thermal resistance of a heat distributer in the cooling system of a heat-loaded element // Technical Physics. 2018. V. 63. No 4. P. 471–475. https://doi.org/10.21883/JTF.2018.04.45714.2312
  11. Vasil’ev E.N. Determination of thermoelectric cooling modes of heat-loaded electronics // Russian Microelectronics. 2020. V. 49. No 4. P. 278–284, https://doi.org/10.31857/S0544126920030072
  12. Vasil’ev E.N. Optimization of thermoelectric cooling regimes for heat-loaded elements taking into account the thermal resistance of the heat-spreading system // Technical Physics. 2017. V. 62. No 9. P. 1300–1306, https://doi.org/10.1134/S1063784217090286
  13. Vasil’ev E.N. Calculation and optimization of thermoelectric cooling modes of thermally loaded elements // Technical Physics. 2017. V. 62. No 1. P. 90–96. https://doi.org/10.21883/JTF.2017.01.44022.1725
  14. https://crystalltherm.com/upload/iblock/5af/1knj372x6ho3v82cwzufypmaktsqm4ph/TM_S_199_14_11_L2_SPEC.pdf. Accessed September 13, 2024.
  15. http://kryotherm.ru/ru/assembly-instructions.html. Accessed September 13, 2024.
  16. http://ecogenthermoelectric.com/ru/texnicheskaya-podderzhka.html. Accessed September 13, 2024.
  17. Vasil’ev E.N. The Effect of thermal resistances on the coefficient of performance of a thermoelectric cooling system // Technical Physics. 2021. V. 66. No 6. P. 815–819. https://doi.org/10.1134/S1063784221050248

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Schematic diagram of a thermoelectric cooling and thermal control system: 1 — heat-loaded element, 2 — heat distributor, 3 — thermoelectric module, 4 — heat removal device.

Download (102KB)
3. Fig. 2. Q(I) dependencies for ΔT0 = –10 oC: 1 – RT = 0.1 K/W, RS = 0.1 K/W, 2 – RT = 0.3 K/W, RS = 0.1 K/W, 3 – RT = 0.1 K/W, RS = 0.3 K/W, 4 – RT = 0.3 K/W, RS = 0.3 K/W.

Download (87KB)
4. Fig. 3. Q(I) dependencies for ΔT0 = –20 оС: 1 – RT = 0.1 K/W, RS = 0.1 K/W, 2 – RT = 0.3 K/W, RS = 0.1 K/W, 3 – RT = 0.1 K/W, RS = 0.3 K/W, 4 – RT = 0.3 K/W, RS = 0.3 K/W.

Download (84KB)
5. Fig. 4. Cooling capacity diagram, the curves show Qmax values ​​in Watts.

Download (118KB)
6. Fig. 5. Coefficient of performance diagram, with εmax values ​​indicated on the curves.

Download (130KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».