Modelagem térmica e de fluxo de metal líquido em dissipadores de calor de microcanais expandidos

Aug 08, 2023

16 de junho de 2023

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por Frontiers Journals

O metal líquido, com sua condutividade térmica superior, tem sido utilizado como um novo refrigerante em dissipadores de calor microcanais (MCHS). No entanto, os MCHSs à base de metal líquido sofrem com a baixa capacidade térmica do refrigerante, resultando em um aumento excessivo de temperatura do refrigerante e do dissipador de calor quando se trata de dissipação de calor de alta potência.

Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Weil Rao do Instituto Técnico de Física e Química, CAS descobriu que a convecção na extremidade das aletas não é significativa para melhorar a transferência de calor. Ao cortar as extremidades das aletas e, assim, reservar espaço expandido para aumentar a vazão do refrigerante no tamanho fixo, a transferência de calor será muito mais eficaz.

Este dissipador de calor de microcanais expandido (E-MCHS) permite que mais meio de resfriamento flua sem alterar o tamanho do dissipador de calor, aumentando a dificuldade de processamento e destruindo a estabilidade do dissipador de calor. Este estudo, intitulado "Modelagem térmica e de fluxo de metal líquido em dissipador de calor de microcanais expandidos", foi publicado na Frontiers in Energy.

Neste estudo, o fluxo e o desempenho térmico do metal líquido no E-MCHS foram investigados usando simulação numérica e o modelo de resistência térmica 1D. Em comparação com os MCHSs, os E-MCHSs fornecem espaço expandido para o refrigerante, truncando as aletas ou elevando a placa de cobertura, e o espaço expandido na parte superior das aletas poderia distribuir o calor dentro dos microcanais, reduzindo o aumento da temperatura do refrigerante e do dissipador de calor.

A condução de calor do metal líquido na direção Z e a convecção de calor entre a superfície superior das aletas e o metal líquido podem levar a uma redução máxima de 36% na resistência térmica total. O processo acima foi eficaz para microcanais com baixa relação de aspecto de canal, baixa velocidade média ou longo comprimento de dissipador de calor.

Mais Informações: Mingkuan Zhang et al, Fluxo e modelagem térmica de metal líquido em dissipador de calor de microcanal expandido, Frontiers in Energy (2023). DOI: 10.1007/s11708-023-0877-5