Efecto de la forma del cabezal en la distribución de velocidad de entrada en intercambiadores de calor de microcanales de doble capa en flujo cruzado
Autores: Savino, Stefano; Nonino, Carlo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Efecto de la forma del cabezal en la distribución de velocidad de entrada en intercambiadores de calor de microcanales de doble capa en flujo cruzado
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Flujo inverso
Disipadores de calor de microcanales de doble capa
Control térmico
Componentes electrónicos
Configuración de flujo cruzado
Distribución de velocidad
Licencia
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Los intercambiadores de calor de microcanales de doble capa con flujo en contracorriente son muy efectivos para el control térmico de componentes electrónicos; sin embargo, requieren cabeceras bastante complicadas y la mala distribución del flujo también puede tener un efecto negativo. La configuración de flujo cruzado permite un diseño de cabecera mucho más simple y el rendimiento térmico se vuelve similar al proporcionado por el arreglo de contracorriente si la distribución de velocidad en los microcanales no es uniforme. El objetivo de este trabajo es mostrar la posibilidad de lograr una distribución de flujo favorable en los microcanales de un intercambiador de calor de doble capa con flujo cruzado con un diseño de cabecera adecuado y la ayuda de elementos adicionales como deflectores de altura total o parcial hechos de materiales sólidos o porosos. Se llevan a cabo simulaciones numéricas turbulentas RANS del campo de flujo en las cabeceras con el código comercial ANSYS Fluent. El flujo en las capas de microcanales se modela como el de un material poroso, cuyas propiedades se derivan de datos de caída de presión obtenidos utilizando un código FEM interno. Se demuestra que, con una selección adecuada de deflectores, las cabeceras de entrada de los intercambiadores de calor de microcanales de flujo cruzado producen distribuciones de velocidad muy cercanas a las que permitirían una gestión óptima de los puntos calientes en dispositivos electrónicos.
Descripción
Los intercambiadores de calor de microcanales de doble capa con flujo en contracorriente son muy efectivos para el control térmico de componentes electrónicos; sin embargo, requieren cabeceras bastante complicadas y la mala distribución del flujo también puede tener un efecto negativo. La configuración de flujo cruzado permite un diseño de cabecera mucho más simple y el rendimiento térmico se vuelve similar al proporcionado por el arreglo de contracorriente si la distribución de velocidad en los microcanales no es uniforme. El objetivo de este trabajo es mostrar la posibilidad de lograr una distribución de flujo favorable en los microcanales de un intercambiador de calor de doble capa con flujo cruzado con un diseño de cabecera adecuado y la ayuda de elementos adicionales como deflectores de altura total o parcial hechos de materiales sólidos o porosos. Se llevan a cabo simulaciones numéricas turbulentas RANS del campo de flujo en las cabeceras con el código comercial ANSYS Fluent. El flujo en las capas de microcanales se modela como el de un material poroso, cuyas propiedades se derivan de datos de caída de presión obtenidos utilizando un código FEM interno. Se demuestra que, con una selección adecuada de deflectores, las cabeceras de entrada de los intercambiadores de calor de microcanales de flujo cruzado producen distribuciones de velocidad muy cercanas a las que permitirían una gestión óptima de los puntos calientes en dispositivos electrónicos.