بررسی عددی و تجربی انتقال گرمای همرفتی برای کنترل دمای تابلوهای برق کاملا درزبندی شده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

3 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

چکیده

در این مطالعه خنک سازی تابلوهای الکتریکی با تمرکز بر کنترل توزیع دما در داخل محفظه درزبندی شده به صورت عددی و تجربی مورد بررسی قرار گرفت. برخلاف سیستم‌های خنک‌کننده معمولی که در چرخه‌های باز کار می‌کنند، در این مطالعه یک سیستم خنک‌کننده با چرخه هوای بسته پیشنهاد شده است که قطعات الکترونیکی حساس را از گرد و غبار و یا رطوبت محافظت می‌کند. برای ایجاد چرخه هوای بسته، یک کانال عمودی در قسمت جلویی پنل الکتریکی تعبیه شد و از یک فن برای گردش هوای داخل محفظه استفاده شد. نتایج این تحقیق نشان می­دهد که کنترل جریان هوا در داخل یک تابلو برق درزبندی شده به دلیل حذف نقاط با دمای بالا می­تواند شرایط گرمایی ایمن را برای قطعات داخلی فراهم کند. در شرایط مناسب میانگین دمای قطعات درون تابلو تا حدود 50 درصد کاهش یافت. در این شرایط، میانگین طول عمر اجزای الکترونیکی تابلو مانند بریکرها، فیوزها، بی­متالها و کنتاکتورها حداقل 10 برابر در مقایسه با سیستمی که تحت انتقال گرمای همرفت آزاد عمل می کند، افزایش پیدا کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


  • Ostrach S. Natural convection in enclosures. Adv. Heat Transfer; 1972; 8: 161-227.
  • Ostrach S. Natural convection in enclosures. J. Heat Transfer. 1988; 110: 1175e1189.
  • Catton I. Natural convection in enclosures. In Proceedings of the Sixth International Heat Transfer Conference. Canada 1978.
  • Bejan A. Convection Heat Transfer. Wiley; 2004.
  • Vahl Davis G. Natural convection of air in a square cavity: a benchmark numerical solution. Int. J. Numer. Methods Fluids. 1983; 3: 249-264.
  • Vahl Davis G. Natural convection in a square cavity: a comparison exercise. Int. J. Numer. Methods Fluids. 1983; 3: 227-248.
  • Fusegi T, Hyun JM. Laminar and transitional natural convection in an enclosure with complex and realistic conditions. Int. J. Heat Fluid Flow. 1994; 15:258-268.
  • Baïri A, Laraqi N, García de María JM. Numerical and experimental study of natural convection in tilted parallelepipedic cavities for large Rayleigh numbers. Exp. Therm. Fluid Sci. 2007; 31: 309-324.
  • Singha AK, Roya S, Basakb T. Analysis of Bejan’s heatlines on visualization of heat flow and thermal mixing in tilted square cavities. Int. J. Heat Mass Transfer. 2012; 55 (11e12): 2965-2983.
  • Cianfrini C, Corcione M, Dell’Omo PP. Natural convection in tilted square cavities with differentially heated opposite walls. Int. J. Therm. Sci. 2005; 44: 441-451.
  • Bae JH, Hyun JM. Time-dependent buoyant convection in an enclosure with discrete heat sources. Int. J. Therm. Sci. 2004; 43: 3-11.
  • Hinojosa JF, Cabanillas RE, Alvarez G, Estrada CE. Nusselt number for the natural convection and surface thermal radiation in a square titled open cavity. Int. Commun. Heat Mass Transfer. 2005; 32(9): 1184e1192.
  • Ray AK, Singh S, Rakshit D, Udayrajc. Comparative study of cooling performance for portable cold storage box using phase change medium. Thermal Science and Engineering Progress. 2022; 27: 101146.
  • Zeghari K, Louahlia H, Le Masson S. Experimental investigation of flat porous heat pipe for cooling TV box electronic chips. Applied Thermal Engineering. 2019; 163: 114267.
  • Almubarak The Effects of Heat on Electronic Components. International Journal of Engineering Research and Applications. 2017; 07(05): 52-57.
  • Pisacane VL. Fundamentals of Space Systems. Oxford University Press; 2005.
  • Calculating heat dissipation in Eldon enclosures Version 1.0 EN, 2018.
  • Dhahad HA, Al-Sumaily GF, Habeeb LJ, Thompson MC. The Cooling Performance of Mixed Convection in a Ventilated Enclosure with Different Ports Configurations. J. Heat Transfer. 2020; 142(12): 122601.
  • Nosonov II, Sheremet Conjugate mixed convection in a rectangular cavity with a local heater. International Journal of Mechanical Sciences. 2018; 136: 243-251.
  • Moraga NO, Lopez Numerical simulation of three-dimensional mixed convection in an air-cooled cavity. Numerical Heat Transfer Applications. Part A: Applications. 2010; 8: 811-824.
  • Bahlaoui A, Raji A, Hasnaoui M, Naïmi M, Makayssi T, Lamsaadi M. Mixed convection cooling combined with surface radiation in a partitioned rectangular cavity. Energy Conversion and Management. 2009; 50(3); 626-635.

]22[ احمدی ع، رحیمی م، پهم لی ی. بهبود عملکرد حرارتی یک کانال مستطیلی به کمک آرایش مختلف بافل­های V شکل. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 1401، د 52 ، ش 2، ص 59-68.

  • Kumar R, Yuan Recirculating mixed convection flows in rectangular cavities. Journal of Thermophysics and Heat Transfer. 1989; 3(3):321-331.

]24 [فلاح م. مطالعه المان محدود رفتار انتقال گرما در آجرهای حفره دار تولید شده با استفاده از چاپگرهای سه­بعدی ساختمانی. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 1401، د 52، ش 3، ص 37-46.

  • Dryden The Efficient Use of Energy. Butterworth-Heinemann; 2013.
  • Batchelor GK. An Introduction to Fluid Dynamics. Cambridge Univ. Press; 1967.
  • Zhang Z, Zhai ZQ, Zhang W, Chen QY. Evaluation of various turbulence models in predicting airflow and turbulence in enclosed environments by CFD: Part 2-comparison with experimental data from literature. HVAC R Res. 2007; 13: 871–886.
  • Shih TH, Liou WW, Shabbir A, Yang Z, Zhu J.A New k-ɛ Eddy-Viscosity Model for High Reynolds Number Turbulent Flows-Model Development and Validation. Computers Fluids. 1995; 24(3): 227-238.
  • Kosky P, Balmer R, Wise G. Exploring Engineering: An Introduction to the Science and Practice of Engineering. Elsevier; 2013.
  • Eaton Industries GmbH. Dtata sheet of electrical equipment.
  • Cengel Y, Ghajar A. Heat and mass transfer: Fundamentals and applications. McGraw-Hill; 2015.
  • Abd-El-Aziz MM, Khalil Ibrahim D, Araby Kamel H. Estimation of the Lifetime of Electrical Components in Distribution Networks. Journal on Electronics and Electrical Engineering. 2012; 2(3): 269-273