Migliorare le prestazioni del mini

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 9402 (2022) Citare questo articolo

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Dettagli sulle metriche

La combinazione di nanofluido e gli effetti variabili del dissipatore di calore a minicanale a sezione trasversale sono diventati una scelta straordinaria per l'uso di dispositivi termici come i dispositivi elettronici in miniatura per un raffreddamento efficace. In questo articolo, viene analizzato numericamente il confronto tra la configurazione tridimensionale dei canali diritti e ondulati e l'utilizzo di diversi tipi di nanofluidi. Vengono offerti gli effetti dell'ampiezza dell'onda e un particolare tipo di frazione volumetrica di (ossido di rame CuO, Dimond Al2O3, ossido di ferro Fe3O4, ossido di titanio TiO2 e argento Ag-nano fluidi). Tre ampiezze di onde (0,15 mm, 0,2 mm e 0,25 mm ) e vengono utilizzati il ​​numero di Reynold da 200 a 1000 e varietà di volume di concentrazione da 0 a 0,075. Viene visualizzato l'effetto sulla resistenza termica, caduta di pressione, fattore di attrito del minicanale. Si osserva che l'efficienza di trasferimento del calore del dissipatore del minicanale è notevolmente migliorato rispetto al canale dritto in caso di aggiunta di acqua distillata come refrigerante. I risultati indicano che il nano fluido e il mini-canale ondulato possono aumentare l'efficienza idrotermale del dissipatore di calore e il nano fluido Ag-water in termini di trasferimento di calore, supera le prestazioni altri nanofluidi un aumento del numero di Nusselt ha raggiunto il 54% con un volume di concentrazione di 0,075.

Nell'ultimo quarto del secolo scorso, l'invenzione dei dispositivi microelettronici portò una rivoluzione nell'industria dell'elettronica. Nel 1965, Moore vide questa miniatura e dimostrò che "ogni due anni" il numero di transistor in un circuito integrato raddoppiava e lo prevedeva. continuare in futuro. Negli ultimi decenni, i vincoli sulle fonti energetiche tradizionali e i problemi di inquinamento ambientale hanno spinto gli ingegneri a recuperare l’efficienza dei sistemi termici, poiché questi dispositivi producono calore durante il loro funzionamento e devono essere continuamente estratti per il bene del loro funzionamento efficace e affidabile.

A tale scopo viene utilizzato un dissipatore di calore, poiché i dissipatori di calore ad aria sono le apparecchiature di raffreddamento dei processori elettronici più utilizzati e, a causa della bassa conduttività termica e capacità termica dell'aria, questi sistemi non possono raffreddare processori veloci di dimensioni minori e di conseguenza il il flusso di calore è molto elevato. Sebbene i dissipatori di calore raffreddati a liquido abbiano prestazioni superiori rispetto all'aria, il miglioramento delle prestazioni di questi disperdenti ha attirato l'attenzione dei ricercatori, poiché i fluidi di lavoro tradizionali sono caratterizzati da basse prestazioni termiche, quindi è necessario utilizzare fluidi con proprietà termiche migliori invece dei convenzionali i liquidi sono noti come nanofluidi che hanno una conduttività termica più elevata rispetto ai liquidi convenzionali, pertanto la dispersione di particelle solide nei fluidi di base può aumentare le proprietà termiche del fluido principale, poiché studi recenti si sono concentrati sul miglioramento del trasferimento di calore utilizzando liquidi su scala nanometrica, come sperimentale e studi analitici hanno dimostrato che la conduttanza termica dei fluidi su scala nanometrica è maggiore rispetto ai liquidi convenzionali e quindi sono più efficienti nei dispositivi di raffreddamento.

L'effetto dell'utilizzo di nanofluidi come refrigerante è stato studiato numericamente da Mohammed et al.1 sulle caratteristiche del flusso del fluido e del trasferimento di calore in un dissipatore di calore a microcanali di forma rettangolare (MCHS). Come fluido refrigerante viene utilizzato l'ossido di alluminio con acqua. Il risultato ha mostrato che il coefficiente di trasferimento del calore e lo stress di taglio della parete aumentano quando la frazione volumetrica delle nanoparticelle aumenta, sebbene la resistenza termica del dissipatore di calore sia ridotta.

I dissipatori di calore a microcanali rettangolari, trapezoidali e triangolari sono stati studiati numericamente da Gunnasegaran et al.2. Il risultato ha mostrato che è possibile ottenere un coefficiente di trasferimento termico più elevato nei dissipatori di calore con un diametro idraulico ridotto. L'acqua è stata utilizzata come fluido refrigerante nella geometria tridimensionale.