بررسی عددی تاثیرات متقابل ضریب انتقال گرمای جابجایی و ماده تغییر فازدهنده در مدیریت تغییرات دمای بیشینه و اختلاف دمای چاه حرارتی

توسعه قطعات الکترونیکی با ابعاد کوچک، افزایش تولید گرما در واحد حجم را به همراه داشته است. این موضوع نیاز به طراحی چاه گرمایی با ابعاد کوچک و توانایی انتقال گرمای بالا را ایجاد کرده است. طراحی چاه حرارتی کوچک، دسترسی به ضریب انتقال حرارت جابجایی بالا را محدود می کند. برای غلبه بر این مشکل، استفاده از مواد تغییر فازدهنده توصیه می شود. در این مطالعه، چاه گرمایی آلومینیومی با و بدون مواد تغییر فازدهنده به صورت عددی با نرم افزار متن باز اوپن-فوم شبیه سازی و نتایج آن با یکدیگر مقایسه شده است. از روش ظرفیت گرمایی موثر برای شبیه سازی فرآیند تغییر فاز و از روش حجم محدود برای گسسته سازی معادلات، استفاده شده است. چاه گرمایی بر روی صفحه ای با شار گرمایی W/m² ۹۰۰۰ و در مجاورت ضریب انتقال حرارت جابجایی در بازه ۱ تا W/m²·K ۲۰۰ قرار دارد. مقایسه نتایج بین چاه گرمایی حاوی ماده تغییر فازدهنده و بدون آن، حاکی از وجود مقدار مشخصی از ضریب انتقال حرارت جابجایی است که به ازای مقادیر کمتر از آن، استفاده از ماده تغییر فازدهنده سبب کاهش دمای دیواره و در مقادیر بیش از آن، استفاده از ماده تغییر فاز دهنده سبب افزایش دمای صفحه پایه میگردد. این مقدار در محدود شبیه سازی های انجام شده در حدود W/m²·K ۱۴۰ بدست آمده است. شناسایی آستانه ضریب جابجایی در این زمینه از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا به بهینه سازی عملکرد سیستم های خنک کاری و جلوگیری از گرمایش بیش از حد قطعات الکترونیکی کمک می کند.

کلیدواژه ها:

ضریب انتقال گرمای جابجایی ، ماده تغییر فازدهنده ، چاه گرمایی ، روش ظرفیت گرمایی موثر