Pengaruh Performa Termal pada Double Serpentine Minichannel Liquid Cold Plate dengan Fluida Kerja Air

Litania Kusumaningrum; Indro Pranoto

Penulis

Litania Kusumaningrum Universitas Gadjah Mada
Indro Pranoto Teknik Universitas Gadjah Mada

Kata Kunci:

liquid cold plate, serpentine, sistem pendingin, volume flow rate, pressure drop, liquid cold plate, serpentine, cooling system, mass flow rate, pressure drop

Abstrak

Temperatur merupakan penyebab utama kegagalan dari elektronik dan kendaraan electric vehicle (EV). Kondisi tersebut menyebabkan thermal runway, yaitu kondisi dimana jumlah panas yang dihasilkan baterai terus bertambah sehingga tidak terkontrol. Untuk menanggulangi kondisi tersebut, diperlukan sistem pendingin yang efektif, salah satunya dengan liquid minichannel cold plate. Tujuan dari penelitian ini untuk menentukan performa dari double serpentine dengan fluida air pada sebuah sistem pendingin liquid cold plate. Penelitian ini menggunakan double serpentine liquid minichannel cold plate dengan dimensi 104 ×80 ×11 mm dengan material alumunium. Menggunakan lebar saluran 0,5 mm dengan kedalaman 4 mm, sehingga didapat diameter hidrolik sebesar 0,889 mm.Variasi flow rate yang digunakan adalah 1 LPM; 1,25; dan 1,5 LPM. Selain itu, penelitian ini memvariasikan daya dari 10 W hingga 90 W dengan kenaikkan 20 W. Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa flow rate mempengaruhi koefisien perpindahan kalor. Semakin besar nilai flow rate maka semakin semakin tinggi nilai koefisien perpindahan kalor yang dihasilkan. Peningkatan nilai koefisien ini mempengaruhi penurunan temperatur permukaan. Peningkatan tersebut ditunjukkan pada kondisi 1 LPM nilai ( ) bernilai 0,39 kW/m²·K; 1,25 LPM nilai ( ) bernilai 0,44 kW/m²·K; sedangkan untuk 1,5 LPM nilai ( ) bernilai 0,52 kW/m² K. Selain itu, flow rate juga mempengaruhi peningkatan pressure drop. Peningkatan tersebut ditunjukkan pada kondisi 1 LPM nilai pressure drop sebesar 137,89 kPa; 1,25 LPM sebesar 165,47 kPa, dan 1,5 LPM sebesar 199,94 kPa.

Unduhan

Data unduhan belum tersedia.

Biografi Penulis

Litania Kusumaningrum, Universitas Gadjah Mada

Departemen Teknik Mesin dan Industri

Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada

Indro Pranoto, Teknik Universitas Gadjah Mada

Departemen Teknik Mesin dan Industri

Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada

Referensi

W. G. Alshaer, M. A. Rady, S. A. Nada, E. Palomo Del Barrio, and A. Sommier, “An experimental investigation of using carbon foam–PCM–MWCNTs composite materials for thermal management of electronic devices under pulsed power modes,” Heat Mass Transf. und Stoffuebertragung, vol. 53, no. 2, pp. 569–579, 2017.

X. W. Tian et al., “Free-shape modeling and optimization for cold plates with tree-like channels,” Int. J. Mech. Sci., vol. 245, no. October 2022, p. 108076, 2023.

Y. Zhang et al., “Performance comparison between straight channel cold plate and inclined channel cold plate for thermal management of a prismatic LiFePO4 battery,” Energy, vol. 248, p. 123637, 2022.

O. S. Osman, R. M. El-Zoheiry, M. Elsharnoby, and S. A. Nada, “Performance enhancement and comprehensive experimental comparative study of cold plate cooling of electronic servers using different configurations of mini-channels flow,” Alexandria Eng. J., vol. 60, no. 5, pp. 4451–4459, 2021.

P. Vasileiadou, K. Sefiane, T. G. Karayiannis, and J. R. E. Christy, “Flow boiling of ethanol / water binary mixture in a square mini-channel,” Appl. Therm. Eng., vol. 127, pp. 1617–1626, 2017.

C. Wu, Z. Wang, Y. Bao, J. Zhao, and Z. Rao, “Investigation on the performance enhancement of baffled cold plate based battery thermal management system,” J. Energy Storage, vol. 41, no. March, p. 102882, 2021.

T. Deng, G. Zhang, and Y. Ran, “International Journal of Heat and Mass Transfer Study on thermal management of rectangular Li-ion battery with serpentine-channel cold plate,” Int. J. Heat Mass Transf., vol. 125, pp. 143–152, 2018.

M. Gorzin, A. A. Ranjbar, and M. J. Hosseini, “Experimental and numerical investigation on thermal and hydraulic performance of novel serpentine minichannel heat sink for liquid CPU cooling,” Energy Reports, vol. 8, pp. 3375–3385, 2022.

W. Zuo, Y. Zhang, E. Jiaqiang, J. Li, Q. Li, and G. Zhang, “Performance comparison between single S-channel and double S- channel cold plate for thermal management of a prismatic LiFePO 4 battery,” Renew. Energy, vol. 192, pp. 46–57, 2022.

Y. Yunus, “Studi Eksperimental Thermal Performance dan Pressure Drop pada Serpentine Mini Channel Cold Plate dengan Fluida Kerja Air,” pp. 2–3, 2022.