جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (آقای اکبری مقدم)

موضوع:  بررسی عددی اثر استفاده از ماده تغییرفاز دهنده درچاه حرارتی دارای میکروکانال

ارائه دهنده: علیرضا اکبری‌مقدم

استادان راهنما: جناب آقای دکتر محمدرضا توکلی نژاد

استادان داور: جناب آقای دکتر احمدرضا سوهانکار اصفهانی و جناب آقای دکتر رامین کوهی کمالی

چکیده :

در این پژوهش به شبیه سازی عددی اثر استفاده از ماده تغییر فاز دهنده (PCM) در داخل میکرو کانال های یک هیت سینک جهت استفاده در یک خنک‌کننده تجهیز الکترونیکی، توسط نرم افزار انسیس فلوئنت پرداخته شده است. براین‌اساس یک هیت سینک با ابعاد ثابت (mm10´  mm1 ´ mm5)، با تعبیه میکروکانال‌هایی با آرایش های مختلف جهت عبور سیال آب و قرارگرفتن ماده تغییر فاز دهنده از جنس پارافین می باشد. دمای اولیه کل هندسه برابر با 300 درجه کلوین در نظر گرفته شده است و دفع گرما برای 4 شار حرارتی 50، 75 ،100و150 وات بر سانتی‌متر مربع بررسی گردید. دفع گرما از سیستم تنها توسط جریان آب خروجی از میکروکانال‌های هیت سینک می‌باشد و مسئله به صورت سه بعدی و گذرا حل می‌گردد. در شبیه سازی انجام شده 9 آرایش یا مدل مختلف جهت عبور سیال و قرار گرفتن ماده تغییر فاز دهنده برای محفظه های ساده و محفظه های پره یا دندانه دار بررسی شد و سه پارامتر میزان کسر مایع پارافین، دمای متوسط در صفحه پایینی هیت سینک و میانگین دمای آب خروجی از هیت سینک به عنوان پارامتر های خروجی مطرح و مقایسه گردید. بدیهی است در شار حرارتی یکسان، افزایش دمای آب خروجی به معنی انتقال حرارت بهتر از هیت سینک می باشد لکن دمای متوسط صفحه پایینی هیت سینک و یکنواختی توزیع دما هم نقش به سزایی در انتخاب مدل بهینه دارد. در بررسی نتایج حاصل از این پژوهش می‌توان گفت که تعبیه محفظه پارافین (PCM) تنها در بخش بالایی هندسه  هیت سینک سودمند است و در غیر این صورت نتیجه عکس دارد. بنابر این با تعبیه ماده تغییرفاز دهنده در هیت سینک در مقایسه با عدم وجود آن  انتقال حرارت بهتری رقم خورده اما نتیجه مطلوب با اضافه کردن پره یا دندانه در محفظه هیت سینک جهت افزایش سطح تماس آن و در نهایت بهبود انتقال حرارت حاصل نگردید. البته با اضافه شدن دندانه، نفوذ بهتر حرارت در لایه‌های پارافین و ذوب بهتر و سریعتر آن رخ داد؛ برای نمونه در یکی از مدل ها که محفظه‌های ماده تغییر فاز دهنده ساده هستند، در شار حرارتی 50 وات بر سانتی‌متر مربع تنها 0/04 درصد از پارافین ذوب می شود،این در حالی است که این مقدار در مدل دندانه دار به 0/25 درصد افزایش داشت که به معنای افزایش 5/25 برابری مقدار ذوب ماده تغییر فاز دهنده می باشد.

کلمات کلیدی: خنک‌کاری تجهیز الکترونیکی، ماده تغییر فاز دهنده، میکروکانال، هیت سینک، انتقال حرارت، صفحه سرد