TU Dresden: Forschungsbericht 2006 - im ...

GRADUIERTENKOLLEGS 3.2.
Im Falle der Kühlung Wärme erzeugender elektronischer
Bauteile stellt sich ein anderes Problem: Hier steht meist
nur eine sehr geringe Temperaturdifferenz zur Verfügung,
so dass der thermische Widerstand zwischen Wärmequelle
(z. B. einer CPU) und Kühlmedium minimiert werden
muss. Mit Hilfe geschlossener Kühlkreisläufe, die aus
einem Mikroverdampfer (1), einer Mikropumpe (2) und
einem Kompaktkondensator (3) bestehen, gelingt dies sehr
effektiv unter Ausnutzung des Phasenüberganges eines
Kühlmittels. Nebenstehendes Bild zeigt ein solches Kühlsystem
eingebettet in ein herkömmliches PC-Gehäuse.
Die Arbeiten im Rahmen des Graduiertenkollegs umfassen
neben der strömungstechnischen und thermischen
Auslegung des Mikroverdampfers und des Kondensators
auch die Entwicklung kleinster Pumpen ohne mechanisch
bewegte Teile basierend auf dem elektrokinetischen Wirkprinzip.
Neben experimentellen Untersuchungen im Labor
des Graduiertenkollegs werden insbesondere zur Modellierung
des instationären Systemverhaltens numerische
Methoden herangezogen. Damit soll sichergestellt werden,
dass das Kühlsystem auch im Falle eines plötzlichen Lastwechsels zuverlässig arbeitet.
Ein weiteres Projekt beschäftigt sich mit der Entwicklung von Latentkältespeichern,
die Kältespeicherung erfolgt in Form von Phasenumwandlungsenergie eines speziellen
Mediums. Dies ist besonders im Zusammenhang mit der energetischen Optimierung
klimatechnischer Prozesse von großer Bedeutung. Hierbei kommt es neben der Auswahl
geeigneter PCM (Phase Change Materials) im gewünschten Temperaturbereich von 6 …
8°C zusätzlich darauf an, den Wärmeübergangswiderstand zwischen Speichermedium und
Arbeitsfluid zu minimieren. Nur so kann ein schnelles Be- und Entladen des Speichers und
damit eine optimale Arbeitsweise gewährleistet werden.
Ende 2006 begannen die Arbeiten an einem weiteren Projekt, welches sich mit Strömung
und Wärmeübergang in Lamellen-Rohrbündel-Geometrien befasst. Hier geht es
vordergründig darum, theoretische Grundlagen zur thermischen und strömungstechnischen
Auslegung spezieller Wärmeübertrager zu schaffen und damit deren Baugröße zukünftig
zu optimieren. Für die schwerpunktmäßig experimentellen Arbeiten steht das strömungsund
wärmetechnische Versuchsfeld des Institutes zur Verfügung. Es besteht eine sehr enge
Projektkooperation mit mittelständischen Unternehmen aus Sachsen.
Bedeutung des Vorhabens für Forschung
und Lehre an der TU Dresden:
Alle im Graduiertenkolleg bearbeiteten Themen tragen in hohem Maße zur Profilierung
insbesondere der Forschung an der TU Dresden bei. Die sehr anwendungsorientierte
Ausrichtung der Teilprojekte eröffnete in der Vergangenheit wie auch zukünftig die Möglichkeit
der Kooperation mit den verschiedensten Industriezweigen. Dazu zählen neben der
Luft- und Raumfahrtindustrie weitere durch ein hohes Maß an Innovation gekennzeichnete
Sparten wie Unternehmen der Elektronikbranche (Chiphersteller, Telekommunikation)
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