Estudio Numérico de la Mejora de la Transferencia de Calor Utilizando Suspensiones de Cambio de Fase Nano-Encapsuladas (NPC) en Microcanales Ondulados
Autores: Zaw, Myo Min; Zhu, Liang; Ma, Ronghui
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Estudio Numérico de la Mejora de la Transferencia de Calor Utilizando Suspensiones de Cambio de Fase Nano-Encapsuladas (NPC) en Microcanales Ondulados
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Nanoencapsulados de cambio de fase
Transferencia de calor
Suspensiones de NPC
Canales ondulados
Vórtices de Dean
Factor de rendimiento térmico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los investigadores han intentado mejorar la transferencia de calor en disipadores de calor mini/microcanal dispersando materiales de cambio de fase nanoencapsulados (NPC) en refrigerantes base. Aunque las suspensiones de NPC han demostrado un rendimiento mejorado en la transferencia de calor, sus aplicaciones están limitadas por la disminución de la mejora a tasas de flujo más altas. Para abordar este desafío, el presente estudio investiga numéricamente los efectos de los canales ondulados en el rendimiento de las suspensiones de NPC. Los resultados de la simulación revelan que un canal ondulado induce vórtices de Dean que intensifican la mezcla del fluido de trabajo y aumentan las fracciones de fusión del material NPC, ofreciendo así una eficiencia de transferencia de calor significativamente mayor que un canal recto. Además, la mejora de la transferencia de calor por las suspensiones de NPC varía con el flujo de calor impuesto y la tasa de flujo. Curiosamente, la mejora máxima de la transferencia de calor obtenida con el canal ondulado no solo supera la del canal recto, sino que también ocurre a un flujo de calor más alto y a una tasa de flujo más rápida. Este hallazgo demuestra la ventaja de los canales ondulados en la gestión de flujos de calor intensivos con suspensiones de NPC. El estudio también investiga canales ondulados con amplitud y longitud de onda variables. Aumentar la relación de aspecto de la onda de 0.2 a 0.588 refuerza los vórtices de Dean y, en consecuencia, aumenta el número de Nusselt, el flujo de calor óptimo y el factor de rendimiento térmico general.
Descripción
Los investigadores han intentado mejorar la transferencia de calor en disipadores de calor mini/microcanal dispersando materiales de cambio de fase nanoencapsulados (NPC) en refrigerantes base. Aunque las suspensiones de NPC han demostrado un rendimiento mejorado en la transferencia de calor, sus aplicaciones están limitadas por la disminución de la mejora a tasas de flujo más altas. Para abordar este desafío, el presente estudio investiga numéricamente los efectos de los canales ondulados en el rendimiento de las suspensiones de NPC. Los resultados de la simulación revelan que un canal ondulado induce vórtices de Dean que intensifican la mezcla del fluido de trabajo y aumentan las fracciones de fusión del material NPC, ofreciendo así una eficiencia de transferencia de calor significativamente mayor que un canal recto. Además, la mejora de la transferencia de calor por las suspensiones de NPC varía con el flujo de calor impuesto y la tasa de flujo. Curiosamente, la mejora máxima de la transferencia de calor obtenida con el canal ondulado no solo supera la del canal recto, sino que también ocurre a un flujo de calor más alto y a una tasa de flujo más rápida. Este hallazgo demuestra la ventaja de los canales ondulados en la gestión de flujos de calor intensivos con suspensiones de NPC. El estudio también investiga canales ondulados con amplitud y longitud de onda variables. Aumentar la relación de aspecto de la onda de 0.2 a 0.588 refuerza los vórtices de Dean y, en consecuencia, aumenta el número de Nusselt, el flujo de calor óptimo y el factor de rendimiento térmico general.