Forskere arbejder på teknologi, så maskiner kan ånde termisk

I elbilernes tid, maskinlæring og ultraeffektive køretøjer til rumfart, computere og hardware fungerer hurtigere og mere effektivt. Men denne stigning i kraft kommer med en afvejning:De bliver supervarme.

For at imødegå dette, University of Central Florida-forskere er ved at udvikle en måde, hvorpå store maskiner kan "ånde" ind og ud af køling af vand for at forhindre, at deres systemer overophedes.

Resultaterne er beskrevet i en nylig undersøgelse i tidsskriftet Fysisk gennemgangsvæske .

Processen ligner meget, hvordan mennesker og nogle dyr indånder luft for at køle deres kroppe ned, undtagen i dette tilfælde, maskinerne ville trække vejret i kølige eksplosioner af vand, siger Khan Rabbi, en ph.d.-kandidat i UCF's Department of Mechanical and Aerospace Engineering og hovedforfatter af undersøgelsen.

"Vores teknik brugte en pulserende vandstråle til at afkøle en varm titaniumoverflade, " siger Rabbi. "Jo mere vand vi pumpede ud af spraydyserne, jo større mængde varme, der overføres mellem den faste titaniumoverflade og vanddråberne, dermed afkøle titanium. Grundlæggende en idé om optimal jet-pulsering skal genereres for at sikre maksimal varmeoverførselsydelse."

"Det er i bund og grund som at udånde varmen fra overfladen, " han siger.

Vandet udsendes fra små vandstråledyser, omkring 10 gange tykkelsen af ​​et menneskehår, som slukker en varm overflade af et stort elektronisk system og vandet opsamles i et lagerkammer, hvor det kan pumpes ud og cirkuleres igen for at gentage afkølingsprocessen. Opbevaringskammeret i deres undersøgelse holdt omkring 10 ounce vand.

Ved at bruge højhastighed, infrarød termisk billeddannelse, forskerne var i stand til at finde den optimale mængde vand til maksimal køleydelse.

Rabbi siger, at hverdagsapplikationer til systemet kan omfatte køling af stor elektronik, rumfartøjer, batterier i elbiler og gasturbiner.

Shawn Putnam, en lektor i UCF's Institut for Mekanisk og Rumfartsteknik og studie medforfatter, siger, at denne forskning er en del af et forsøg på at udforske forskellige teknikker til effektivt at afkøle varme enheder og overflader.

"Højst sandsynlig, den mest alsidige og effektive køleteknologi vil drage fordel af flere forskellige kølemekanismer, hvor pulseret jetkøling forventes at være en af ​​disse nøglebidragsydere, " siger Putnam.

Forskeren siger, at der er flere måder at afkøle varm hardware på, men vandstrålekøling er en foretrukken metode, fordi den kan justeres i forskellige retninger, har god varmeoverførselsevne, og bruger minimale mængder vand eller flydende kølevæske.

Imidlertid, det har sine ulemper, nemlig enten over- eller undervanding, der resulterer i oversvømmelser eller tørre hotspots. UCF-metoden overvinder dette problem ved at tilbyde et system, der kan indstilles til hardwarebehov, så det eneste vand, der påføres, er den nødvendige mængde og på det rigtige sted.

Teknologien er nødvendig, da når enhedens temperaturer overstiger en tærskelværdi, for eksempel, 194 grader Fahrenheit, enhedens ydeevne falder, Rabbiner siger.

"Af denne grund, vi har brug for bedre køleteknologier på plads for at holde enhedens temperatur godt inden for den maksimale temperatur for optimal drift, " siger han. "Vi tror, ​​at denne undersøgelse vil give ingeniører, videnskabsmænd og forskere en unik forståelse for at udvikle fremtidens generation flydende kølesystemer."