Tutkimus ja koulutus | 20.8.2018

Elektroniikan jäähdytystä voidaan parantaa

Elektroniikan komponenttien ylikuumentuminen rikkoo laitteita. Kaj Lampion väitöskirjassaan esittelemän menetelmän avulla voidaan saavuttaa huomattavia säästöjä, kun komponenttien jäähdytykseen käytettävien rivastojen koko pienenee ja rakenne kevenee.

Chip

Jäähdytystä tarvitsevia sähköisiä komponentteja on useimmissa laitteissa. Komponenttien lämmöntuotto on kasvanut suhteessa niiden kokoon, jolloin niiden lämpeneminen asettaa haasteita laitteiden suunnittelulle. Ylikuumentuvat komponentit rikkoutuvat, ellei lämpöä saada poistettua asianmukaisesti.

– Lämpötehon tiheyden kasvu on käytännössä pakottanut ottamaan käyttöön jäähdytyspinta-alaa kasvattavat rivastot. Rivastoissa, joiden pohjalevylle komponentit kiinnitetään, on useita levymäisiä tai puikkomaisia ripoja, jotka kasvattavat virtaukseen koskettavaa pinta-alaa huomattavasti verrattuna komponenttien omaan pinta-alaan. Pienet tehotiheydet voidaan jäähdyttää passiivisesti, jolloin virtaus kulkee rivastossa painovoimaisesti. Suuremmat tehotiheydet vaativat pakotetun virtauksen, jossa puhaltimella tai pumpulla tuotetaan jäähdytyksessä tarvittava virtaus. Kaikista suurimpien tehotiheyksien tapauksessa joudutaan turvautumaan nestejäähdytykseen, Tampereen teknillisessä yliopistossa energiatekniikan alalta väittelevä Kaj Lampiokertoo.

Jäähdytyksessä käytetyt rivastot pyritään tekemään mahdollisimman kevyiksi ja kooltaan pieniksi. Tällaisen rakenteen suunnittelu on haastavaa, koska siinä joudutaan määrittämään samanaikaisesti useita geometrisia mittoja, jotka yhteisvaikuttavat monimutkaisesti laitteen lämmönsiirtoon. Tämän lisäksi on vielä määritettävä sijainti jokaiselle komponentille rivaston pohjalevyllä. Kaj Lampio kehitti väitöstutkimuksessaan uuden tavan jäähdytysrivastojen rakenteiden optimoinnille. Siinä yhdistyvät monitavoitteinen optimointi ja rakenteen lämmönsiirron nopea laskentamalli. Laskentamallissa on yhdistetty analyyttisia ja numeerisia laskentamenetelmiä. Verrattuna perinteisiin ratkaisumenetelmiin (esimerkiksi CFD), tämä uusi laskentamalli vähentää rakenteen lämmönsiirron ja virtauksien laskentaan tarvittavaa aikaa tunneista sekunteihin.

– Tyypillisessä optimointitapauksessa lasketaan satoja erilaisia rakenteita, jolloin uudella laskentamallilla saadaan vähennettyä optimointiin tarvittavaa aikaa useista päivistä tai viikoista muutamaan tuntiin. Tämä mahdollistaa optimoinnin jokaiselle uudelle komponenttijoukolle erikseen. Optimoinnin avulla saadaan vähennettyä jäähdytyksessä käytetyn rivaston painoa ja kokoa jopa kymmeniä prosentteja, Lampio kertoo.

– Jäähdytysrivastoja valmistavan teollisuuden liikevaihto on suuruusluokassa kymmenen miljardia euroa. Uudella laskentamallilla pystyttäisiin siis saavuttamaan huomattavia säästöjä.

Väitöstilaisuus perjantaina 24.8.2018

Diplomi-insinööri Kaj Lampion väitöskirja Optimization of Fin Arrays Cooled by Forced or Natural Convection tarkastetaan julkisesti Tampereen teknillisen yliopiston teknis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa perjantaina 24.8.2018 klo 12 alkaen Festian Pieni Sali 1:ssä ( Korkeakoulunkatu 8, Tampere ).

Vastaväittäjinä toimivat professori Bengt Sundén Lundin yliopistosta Ruotsista ja dosentti Jussi Hakanen Jyväskylän yliopistosta. Tilaisuutta valvoo emeritusprofessori Reijo Karvinen TTY:ltä. Työn valvoja on professori Jukka Konttinen TTY:n kemian ja biotekniikan laboratoriosta.

Väitöskirjaan voi tutustua verkossa osoitteessa  http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-15-4175-9

19.9.2018

Tulevaisuudessa kauppa ennustaa kuluttajan ostokäyttäytymisen paremmin kuin kuluttaja itse

Pohjoismainen vähittäiskauppa elää yhtä historiansa haasteellisinta aikaa. Tämä tulee esiin EY:n pohjoismaisen vähittäiskaupan tulevaisuutta arvioivan  Future of Nordic Retail  -raporttisarjan uusimmassa versiossa. Raportti perustuu kaupan asiantuntijoiden haastatteluihin sekä työpajoihin, ja siinä korostuu erityisesti pohjoismaisten kauppiaiden lisääntynyt paine seurata Yhdysvalloissa ja Kiinassa tapahtuvaa kehitystä.

Uusimmat artikkelit

Austalin telakka kyberiskun kohteena – U.S. Navyn data turvassa

Sotalaivoja ja matkustaja-aluksia rakentava australialainen Austalin telakka ilmoittaa joutuneensa äskettäin kiristyshaittaohjelman kohteeksi. Telakka ei maksanut kiristäjille. 

12.11.2018 | Alan Uutiset

Janakkalan vuoden yrittäjäksi on valittu teollisuuden kunnossapitoon erikoistunut Inweld Oy

Janakkalan vuoden yrittäjinä on palkittu teollisuuden kunnossapitoon erikoistuneen Inweld Oy:n yrittäjät Timo ja Janne Kurkela. Hämeen Yrittäjät ja paikallisyhdistys Janakkalan Yrittäjät luovuttivat palkinnon Janakkalan yrittäjäjuhlassa viime perjantaina, kerrotaan Yrittäjät.fi -verkkosivustolla.

SSAB ja Kemppi kehittävät yhdessä hitsausprosessia nopeuttavan digitaalisen ratkaisun

SSAB ja hitsausalan digitalisoinnin edelläkävijä, Kemppi, ovat onnistuneet yhdistämään SSAB SmartSteel- ja Kemppi WeldEye-pilvipalvelut toisiinsa perusainetietojen käsittelyn tehostamiseksi hitsaustuotannossa. Onnistuneen pilottikokeen tulokset ovat nyt kumpaakin digitaalista palvelua käyttävien yritysten saatavilla.

7.11.2018 | Tutkimus ja koulutus

Turbiinitekniikka -kirja voimalaitoksen käyttö- ja kunnossapitohenkilöstölle sekä energia-alan opiskelijoille

Turbiinitekniikka -kirja on tarkoitettu käsikirjaksi voimalaitoksen käyttö- ja kunnossapitohenkilöstölle. Kirjan tavoitteena on antaa lukijoille perustiedot turbiinilaitoksesta ja perusta oman turbiinilaitoksen ymmärtämiseen ja käyttö- ja kunnossapitotoiminnan kehittämiseen.

Painelaitteiden korjaus- ja muutostöitä koskeva ohje uudistettu

Turvallisuus- ja kemikaalivirasto (Tukes) on julkaissut uudistetun version painelaitteiden korjaus- ja muutostöitä koskevasta ohjeesta. Ohjeessa kerrotaan, millaisia vaatimuksia painelaitesäädökset asettavat painelaitteiden käytönaikaisille korjaus- ja muutostöille.

Kemijoki Oy jatkaa sopimusta Lieksan seudun vesivoimalaitosten käytöstä ja kunnossapidosta Maintpartnerin kanssa

Kemijoki Oy jatkaa Lieksanjoessa sijaitsevien Lieksankosken ja Pankakosken vesivoimalaitostensa paikalliskäyttöä ja kunnossapitoa koskevaa sopimusta Maintpartnerin kanssa. Maintpartner on vastannut laitosten käytöstä ja kunnossapidosta vuodesta 2008.