Améliorer les performances du mini

Sep 12, 2023

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 9402 (2022) Citer cet article

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La combinaison de nanofluides et d'effets de dissipateur thermique à mini-canaux à section transversale variable est devenue un choix remarquable pour l'utilisation de dispositifs thermiques tels que des dispositifs électroniques miniatures afin d'être refroidis efficacement. Dans cet article, la comparaison de la configuration tridimensionnelle des canaux droits et ondulés avec l’utilisation de différents types de nanofluides est étudiée numériquement. Les effets de l'amplitude des vagues et d'un type particulier de fraction volumique de fluides (oxyde de cuivre CuO, Dimond Al2O3, oxyde de fer Fe3O4, oxyde de titane TiO2 et Silver Ag-nano sont proposés. Trois amplitudes d'ondes (0,15 mm, 0,2 mm et 0,25 mm ) et le nombre de Reynold de 200 à 1000 et les variétés de volume de concentration de 0 à 0,075 sont utilisés. L'effet sur la résistance thermique, la chute de pression, le facteur de frottement du mini-canal est affiché. On observe que l'efficacité du transfert de chaleur du dissipateur du mini-canal est grandement amélioré par rapport au canal droit en cas d'ajout d'eau distillée comme liquide de refroidissement. Les résultats indiquent que le nano-fluide et le mini-canal ondulé peuvent augmenter l'efficacité hydrothermique du dissipateur thermique et le nano-fluide Ag-water en termes de transfert de chaleur, il surpasse Pour d'autres nanofluides, une augmentation du nombre de Nusselt a atteint 54 % à une concentration volumique de 0,075.

Dans le dernier quart du siècle dernier, l'invention des dispositifs microélectroniques a révolutionné l'industrie électronique. En 1965, Moore a vu cette vignette et a montré que "tous les deux ans" le nombre de transistors dans un circuit intégré doublait et prédisait qu'il augmenterait. continuer dans le futur. Au cours des dernières décennies, les contraintes imposées aux sources d'énergie traditionnelles et les problèmes de pollution de l'environnement ont incité les ingénieurs à retrouver l'efficacité des systèmes thermiques, car ces dispositifs produisent de la chaleur pendant leur fonctionnement et doivent être extraits en permanence pour un fonctionnement efficace et fiable.

À cette fin, un dissipateur thermique est utilisé, car les dissipateurs thermiques à air sont les équipements de refroidissement de processeurs électroniques les plus largement utilisés et, en raison de la faible conductivité thermique et de la faible capacité thermique de l'air, ces systèmes ne peuvent pas refroidir des processeurs rapides de dimension mineure et, par conséquent, le le flux de chaleur est très élevé. Bien que les dissipateurs thermiques refroidis par liquide aient des performances supérieures à celles de l'air, l'amélioration des performances de ces dispersants a attiré l'attention des chercheurs, car les fluides de travail traditionnels se caractérisent par de faibles performances thermiques, il est donc nécessaire d'utiliser des fluides avec de meilleures propriétés thermiques au lieu des fluides conventionnels. Les liquides sont connus sous le nom de nanofluides et ont une conductivité thermique plus élevée que les liquides conventionnels. Par conséquent, la dispersion de particules solides dans les fluides de base peut augmenter les propriétés thermiques du fluide principal, car des études récentes se sont concentrées sur l'amélioration du transfert de chaleur à l'aide de liquides à l'échelle nanométrique, à titre expérimental et des études analytiques ont montré que la conductance thermique des fluides nanométriques est supérieure à celle des liquides conventionnels et qu'ils sont donc plus efficaces dans les dispositifs de refroidissement.

L'effet de l'utilisation de nanofluides comme liquide de refroidissement a fait l'objet d'une étude numérique par Mohammed et al.1 sur les caractéristiques d'écoulement des fluides et de transfert de chaleur dans un dissipateur thermique à microcanaux de forme rectangulaire (MCHS). L'oxyde d'aluminium et l'eau sont utilisés comme liquide de refroidissement. Le résultat a montré que le coefficient de transfert de chaleur et la contrainte de cisaillement des parois augmentent lorsque la fraction volumique des nanoparticules augmente, bien que la résistance thermique du dissipateur thermique soit réduite.

Les dissipateurs thermiques à micro-canaux rectangulaires, trapézoïdaux et triangulaires ont été étudiés numériquement par Gunnasegaran et al.2. Le résultat a montré qu’un coefficient de transfert de chaleur plus élevé peut être atteint avec des dissipateurs thermiques dotés d’un petit diamètre hydraulique. L'eau était utilisée comme fluide de refroidissement dans une géométrie tridimensionnelle.