بلاگ

تجزیه‌وتحلیل عملکرد حرارتی و هیدرولیکی هیت سینک با کانال‌های راه‌راه و نانو سیالات

هیت سینک

چکیده

خنک‌سازی دستگاه‌های الکترونیکی یکی از چالش‌های مهمی است که صنعت الکترونیک برای توسعه پایدار با آن روبرو است. با هدف کاهش دمای سطح مخزن گرما برای محدودکردن تغییر شکل‌های ناشی از حرارت، کانال‌های موجدار و نانو سیالات برای بهبود عملکردهای حرارتی و هیدرولیکی یک هیت سینک استفاده می‌شود.

شبیه‌سازی‌های سه‌بعدی بر اساس رویکرد حجم محدود برای مطالعه انتقال گرمای کونژوگه در هیت سینک انجام شده است. نانو سیالات پایه آب حاوی \ (\ hbox {Al} – {2} \ hbox {O} – {3} \)نانوذرات با دو اندازه ذره متفاوت (29 نانومتر و 40 نانومتر) و کسر حجمی کمتر از 4٪ به‌عنوان ماده خنک‌کننده استفاده می‌شوند و تأثیر آنها بر عملکرد حرارتی و هیدرولیکی مخزن گرم با مایع پایه (یعنی آب) مقایسه می‌شود.

برای تقریب خواص انتقال موثرنانوسیالات از یک مدل تجربی استفاده شده است. استفاده از کانال‌های موج‌دار به‌جای کانال‌های مستقیم در مخزن گرمایش منجر به افزایش 24-36٪ در عملکرد انتقال حرارت با هزینه 20-31٪ افزایش قدرت پمپاژ موردنیاز منجر به افزایش 16-24٪ در عملکرد کلی فرورفتن گرما می‌شود.

علاوه بر این، پیش‌بینی‌های عددی نشان می‌دهد که عملکرد کلی طرح هیت سینک با کانال‌های راه‌راه و آب – \ (\ hbox {Al} – {2} \ hbox {O} – {3} \)نانوسیال‌ها 22 تا 40٪ بیشتر از مخزن گرم‌کن آب خنک شده با کانال‌های مستقیم است. نشان‌داده‌شده است که با کاهش متوسط ​​اندازه ذره نانو، عملکرد کلی مخزن گرم‌کننده با نانو مایعات آب – \ (\ hbox {Al} – {2} \ hbox {O} – {3} \) سرد می‌شود. علاوه بر این، حداکثر افزایش دما در هیت سینک برای بارهای مختلف حرارتی تعیین می‌شود.

معرفی هیت سینک

ابداع سیستم‌های خنک‌کننده مؤثر برای پیشرفت در فناوری بسته‌بندی الکترونیکی و حمایت از توسعه پایدار دستگاه‌های مدرن بسیار مهم است. ارتقا ressive تدریجی عملکرد، قابلیت اطمینان و کوچک‌سازی دستگاه‌ها چالش‌های حرارتی را به وجود می‌آورد و به تجهیزات بسیار مؤثر حذف گرما نیاز دارد استفاده از سینک‌های حرارتی میکرو کانال تک‌فاز (MHS) در میان راه‌حل‌های امکان حذف شار حرارت بالا قرار دارد، رویکردها و طرح‌های مختلفی برای افزایش عملکرد حرارتی هیت سینک استفاده شده است

در این میان یک روش غیرفعال امیدوارکننده استفاده از ویژگی‌های سطح در سیستم‌های خنک‌کننده یکپارچه است. ویژگی‌های سطح را می‌توان به اشکال مختلف مانند ساختارهای باله – پین مولدهای گرداب و کانال‌های موج‌دار استفاده کرد. بااین‌حال، افزایش قدرت پمپاژ موردنیاز برای هدایت خنک‌کننده‌ها در سیستم‌های خنک‌کننده، یک شرایط نامطلوب ذاتی است. درک بهتر جریان گرما و مایع در هیت سینک برای مبدل‌های حرارتی مهندس برای دستیابی به اهداف حذف شار حرارت بالا ضروری است.

استفاده از کانال‌های راه‌راه در MHSs می‌تواند عملکرد انتقال حرارت و افت فشار را افزایش دهد در مقایسه با کانال‌های مستقیم مربوط به خود. این امر عمدتاً به دلیل تشکیل جریان ثانویه است که اختلاط مایعات را افزایش می‌دهد و لایه مرزی حرارتی را مختل می‌کند.

پیکربندی هندسی کانال‌های موج‌دار و خصوصیات ترموفیزیکی خنک‌کننده نیز بر ساختارهای گرما و جریان سیال تأثیر می‌گذارد. نتایج تحقیقات نشان داده است که شکل مقطع کانال می‌تواند به طور قابل‌توجهی بر عملکرد انتقال حرارت کانال‌های راه‌راه تأثیر بگذارد. نتایج گزارش شده توسط Sakanova نشان می‌دهد که افزایش دامنه یا کاهش طول موج‌دارها جریان ثانویه ناشی را تشدید می‌کند که می‌تواند منجر به افزایش عملکرد انتقال حرارت شود. برای بهبود عملکرد کلی حرارتی – هیدرولیکی MHS ، هم قابلیت حذف حرارت بالا و هم افت فشار کم موردنیاز است.

هیت سینک

افزایش رسانایی گرمایی مایع، مایعات انتقال گرما معمولی یک روش امیدوارکننده برای بهبود قابلیت حذف گرما از MHS است. این را می‌توان با ساخت تعلیق پایدار از ذرات جامد فوق‌العاده زیبا و الیاف با انتقال حرارت بالاتر از مایعات پایه انجام داد که به طور گسترده‌ای به‌عنوان “تک‌فازی” شناخته شده است.

بااین‌حال، ویسکوزیته تقویت شده نانو سیالات می‌تواند فشار را افزایش دهد، به‌ویژه برای MHS بنابراین، به‌منظور بهینه‌سازی عواملی که بر عملکرد حرارتی – هیدرولیکی سیستم‌های خنک‌کننده تأثیر می‌گذارند، مطالعه ویژگی‌های جریان نانوسیال و انتقال حرارت در MHS ضروری است.

خصوصیات گرمابی فیزیکی نانوسیال‌ها به کسر حجمی نانوذرات، ماده، شکل، اندازه و دمای حجم بستگی دارد برای پیش‌بینی ویژگی‌های حرارت و جریان سیال در مقیاس‌های مینیاتوری با دقت مناسب، درنظرگرفتن وابستگی دما به خصوصیات مواد بسیار مهم است.

مطالعات تجربی در مورد هدایت حرارتی نانو سیالات نشان داده است که مدل‌های نظری سنتی در پیش‌بینی گرانروی و افزایش هدایت حرارتی نانوسیال‌ها درست است. این امر به دلیل غفلت از اثرات حرکت ذره‌ای نانوذرات، توزیع اندازه و تجمع ذرات و مقاومت حرارتی بین صورت‌بین ذرات نانو و مایع اطراف آن است.

کو و کلاینستروئر  ، یک مدل تجربی را برای پیش بینی هدایت حرارتی و گرانروی نانو سیالات تهیه کردند که اندازه ذرات نانو، کسر حجمی، حرکت براونی و وابستگی به دما و همچنین خصوصیات مایع پایه را در نظر می‌گیرد. صحت و قابلیت اطمینان این مدل در برابر مجموعه داده‌های تجربی به طور گسترده تأیید شده است.

در حال حاضر، محاسبات سه‌بعدی برای بررسی عملکرد حرارتی – هیدرولیکی یک مخزن گرمایشی کوچک با کانال‌های موجدار و نانوسیال انجام شده است. انگیزه کار حاضر این است که افزایش دمای مخزن گرما را کاهش دهد تا تغییر شکل‌های حرارتی را برای برنامه‌های حذف شار حرارت بالا مانند خنک‌کننده آینه لیزر و بسته‌بندی الکترونیکی محدود کند.

اثر جایگزینی کانال‌های مستقیم با کانال‌های موج‌دار در مخزن حرارتی بررسی می‌شود. علاوه بر این، نانو سیالات پایه آب حاوی \ (\ hbox {Al} – {2} \ hbox {O} – {3} \)نانوذرات با اندازه‌های مختلف (29 نانومتر و 40 نانومتر) و کسرهای حجمی (0–3٪) برای بررسی عملکرد حرارتی – هیدرولیکی مخزن گرم استفاده می‌شوند.

خصوصیات ترموفیزیکی نانوسیال با استفاده از مدلی که خصوصیات مواد وابسته به دما، اندازه ذره و کسر حجمی و همچنین حرکت براونی ذرات را در نظر می‌گیرد تقریبی می‌شود. افزایش دما در مخزن گرما برای بارهای مختلف حرارتی و تنظیمات هیت سینک گزارش شده است. عملکرد مخزن گرم با کانال‌های موجدار و نانوسیال‌ها با یک مخزن گرمایشی آب سرد با کانال‌های مستقیم مقایسه می‌شود. مکانیسم‌های افزایش انتقال حرارت و توزیع دما بر روی سطح هیت سینک نیز بحث شده است.

برای خرید هیت سینک کلیک کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

16 − دو =