بررسي عددي اثر استفاده از ماده تغيير فاز دهنده در چاه حرارتي داراي ميكروكانال

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش به شبيه‌سازي عددي اثر استفاده از ماده تغيير فاز دهنده (PCM) در داخل ميكروكانال‌هاي يك چاه حرارتي جهت خنك‌كاري يك تجهيز الكترونيكي، توسط نرم افزار فلوئنت پرداخته شده است. براين‌اساس يك چاه حرارتي با ابعاد ثابت (mm10 mm1  mm5)، با تعبيه ميكروكانال‌هايي با آرايش‌هاي مختلف جهت عبور سيال آب و قرارگرفتن ماده تغيير فاز دهنده از جنس پارافين مطرح مي‌باشد. دماي اوليه كل هندسه برابر با 300 كلوين در نظر گرفته شده است و دفع گرما براي 4 شار حرارتي 50، 75 ، 100 و 150 وات بر سانتي‌متر مربع بررسي گرديد. دفع گرما از سيستم تنها توسط جريان آب خروجي از ميكروكانال‌هاي چاه حرارتي مي‌باشد و مسئله به‌صورت سه بعدي و گذرا حل مي‌گردد. در شبيه‌سازي انجام‌شده 9 آرايش يا مدل مختلف جهت عبور سيال و قرار دادن ماده تغيير فاز دهنده در محفظه‌هاي ساده و محفظه‌هاي پره يا دندانه‌دار بررسي شد و شش پارامتر ميزان متوسط كسر مايع پارافين، دماي متوسط در صفحه پاييني چاه حرارتي، ميانگين دماي آب خروجي از چاه حرارتي، انحراف معيار دما در صفحه پاييني چاه حرارتي براي گزارش يكنواختي توزيع دما و در نهايت ميانگين كلي دماي نهايي چاه حرارتي به‌عنوان پارامترهاي خروجي مطرح و مقايسه گرديد. بديهي است در شار حرارتي يكسان، كمترين دماي متوسط صفحه زيرين چاه حرارتي (صفحه سوار بر روي تجهيز الكترونيكي) به معناي عملكرد بهينه حرارتي مي‌باشد، درحالي‌كه يكنواختي توزيع دما هم نقش بسزايي در انتخاب مدل بهينه دارد. در بررسي نتايج حاصل از اين پژوهش مي‌توان گفت كه تعبيه محفظه پارافين (PCM) تنها در بخش بالايي هندسه چاه حرارتي سودمند است و در غير اين صورت نتيجه عكس دارد. بنابراين با تعبيه ماده تغييرفاز دهنده در چاه حرارتي در مقايسه با نبود آن انتقال حرارت بهتري رقم خورد اما نتيجه مطلوب با اضافه كردن پره يا دندانه در محفظه چاه حرارتي جهت افزايش سطح تماس آن و در نهايت بهبود انتقال حرارت حاصل نگرديد.

226535

تبديل انرژي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان