Oltre i limiti dei sistemi di raffreddamento
Il sensore miniaturizzato è stato progettato nell’ambito del progetto CORA (Sensor for convective and radiative heat loss), finanziato dall’UE, per rilevare separatamente il trasferimento di calore per convezione e irraggiamento. Ciò è di particolare interesse nel critico ambiente avionico, dove le attrezzature elettroniche e meccaniche devono essere raffreddate. Nello specifico, i componenti elettronici dipendono dal passaggio della corrente elettrica per svolgere le proprie mansioni, quindi costituiscono dei siti con eccessivo riscaldamento, poiché il flusso di corrente attraverso una resistenza è accompagnato dalla generazione di calore. La miniaturizzazione di questi sistemi ha provocato un drammatico aumento di calore generato per unità di volume. La caratteristica principale del nuovo sensore da installare sulla superficie di tali componenti è data dalle dimensioni estremamente ridotte. La flessibilità della sua costruzione geometrica assicura inoltre che, alle stesse condizioni di flusso dell’aria, una torsione del sensore non abbia un effetto degno di nota nel risultato della misurazione. Con il sensore CORA, il trasferimento di calore è determinato da moduli termoelettrici di raffreddamento commerciali, noti anche come moduli Peltier. La temperatura della superficie è determinata da una termocoppia integrata. Due sensori di flusso di calore fungono da elementi sensibili. Per raggiungere la precisione di misurazione necessaria in condizioni estreme, è stata sviluppata una procedura di calibrazione dedicata. Un adatto impianto di prova è stato costruito per accertare le proprietà termiche ed elettriche dei componenti del sensore a livello sperimentale. Oltre agli elementi del sensore, la valutazione ha compreso l’elettronica, il collegamento elettrico con il sistema di registrazione dei dati e l’interfaccia utente grafica per configurazione e misurazione. I test hanno confermato una risoluzione di circa 2 W/m2, che può essere ulteriormente migliorata applicando un filtro. Disponendo più sensori in uno schema, è possibile identificare dei punti critici e, se necessario, eliminarli eseguendo modifiche strutturali. In questo modo, è possibile utilizzare aree più grandi per il raffreddamento dei componenti aeronautici e la dissipazione passiva del calore in eccesso. Il sensore sviluppato nell’ambito del progetto CORA è particolarmente interessante per le architetture relative ai futuri velivoli con maggiori parti elettriche, le quali pongono nuove sfide per la gestione dell’energia elettrica.
Parole chiave
Trasferimento di calore, sensori, apparecchiature elettroniche, aerei, CORA, perdita di calore
