Análisis numérico para la mejora del rendimiento térmico del flujo de una sola fase en un disipador de calor de microcanal de diferentes tamaños con o sin micro-inserciones
Autores: Kumar, Shailesh Ranjan; Singh, Satyendra
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Análisis numérico para la mejora del rendimiento térmico del flujo de una sola fase en un disipador de calor de microcanal de diferentes tamaños con o sin micro-inserciones
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Desarrollo
Transferencia de calor
Microcanal
Microinsertos
Flujo de fluidos
Rendimiento térmico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Con el desarrollo de tecnologías novedosas de miniaturización y generación de densidad de calor enorme, el disipador de calor de microcanales se está estableciendo rápidamente en los campos de refrigeración modernos. La mejora del rendimiento de transferencia de calor de los microcanales se realiza mediante la incorporación de estructuras de diseño mejoradas, el cambio de fluidos de trabajo y condiciones de flujo, el uso de diferentes materiales para la fabricación, etc. La combinación de dos parámetros que influyen en el rendimiento de transferencia de calor de los microcanales está en una etapa incipiente, y el acoplamiento complejo de los parámetros que influyen en la transferencia de calor de los disipadores de microcanales aún no se ha comprendido claramente. Este estudio proporciona las características del flujo térmico-fluido y las características de transferencia de calor del flujo de fase única en microcanales de diferentes tamaños con o sin microinsertos mediante el uso de dinámica de fluidos computacional. La simulación numérica se realiza empleando agua destilada con propiedades termofísicas que dependen de la temperatura para el rango de número de Reynolds de 56-2242. Se analiza el efecto de los microinsertos en las características del flujo de fluido y la transferencia de calor. Los resultados del análisis numérico muestran que el rendimiento de transferencia de calor en microcanales con microinsertos se mejora de manera efectiva, sin embargo, la resistencia en el flujo de fluido aumenta simultáneamente. El microcanal de 0.5 mm con microinsertos muestra el mejor rendimiento de las características de transferencia de calor con una mejora del 1-9% en el rango de número de Reynolds de 56-2242, con un aumento máximo simultáneo en la caída de presión del 14.5%. Su rendimiento general, evaluado por el factor de rendimiento térmico, se encuentra que es el mejor entre todos los casos de tres tamaños de canal diferentes con y sin microinsertos. La mejora máxima de la transferencia de calor se encuentra en el caso del tamaño de canal de 0.5 mm con microinsertos por un factor de 1.09. La caída de presión máxima se ha encontrado que aumenta por un factor de 2.28 en el caso del tamaño de canal de 2 mm con microinsertos.
Descripción
Con el desarrollo de tecnologías novedosas de miniaturización y generación de densidad de calor enorme, el disipador de calor de microcanales se está estableciendo rápidamente en los campos de refrigeración modernos. La mejora del rendimiento de transferencia de calor de los microcanales se realiza mediante la incorporación de estructuras de diseño mejoradas, el cambio de fluidos de trabajo y condiciones de flujo, el uso de diferentes materiales para la fabricación, etc. La combinación de dos parámetros que influyen en el rendimiento de transferencia de calor de los microcanales está en una etapa incipiente, y el acoplamiento complejo de los parámetros que influyen en la transferencia de calor de los disipadores de microcanales aún no se ha comprendido claramente. Este estudio proporciona las características del flujo térmico-fluido y las características de transferencia de calor del flujo de fase única en microcanales de diferentes tamaños con o sin microinsertos mediante el uso de dinámica de fluidos computacional. La simulación numérica se realiza empleando agua destilada con propiedades termofísicas que dependen de la temperatura para el rango de número de Reynolds de 56-2242. Se analiza el efecto de los microinsertos en las características del flujo de fluido y la transferencia de calor. Los resultados del análisis numérico muestran que el rendimiento de transferencia de calor en microcanales con microinsertos se mejora de manera efectiva, sin embargo, la resistencia en el flujo de fluido aumenta simultáneamente. El microcanal de 0.5 mm con microinsertos muestra el mejor rendimiento de las características de transferencia de calor con una mejora del 1-9% en el rango de número de Reynolds de 56-2242, con un aumento máximo simultáneo en la caída de presión del 14.5%. Su rendimiento general, evaluado por el factor de rendimiento térmico, se encuentra que es el mejor entre todos los casos de tres tamaños de canal diferentes con y sin microinsertos. La mejora máxima de la transferencia de calor se encuentra en el caso del tamaño de canal de 0.5 mm con microinsertos por un factor de 1.09. La caída de presión máxima se ha encontrado que aumenta por un factor de 2.28 en el caso del tamaño de canal de 2 mm con microinsertos.