بررسی عددی افزایش انتقال گرما از چاه گرمایی کامپیوترها با به کارگیری فوم های فلزی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 فارغ‌التحصیل، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مکانیک، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

2 دانشیار، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مکانیک، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

چکیده

امروزه با پیشرفت فنّاوری، به وسایل الکترونیکی با سرعت‌های بالا در پردازش و در اندازه‌های کوچک نیاز است. فوم‌های فلزی با توجه به چگالی کمی که دارند، برای کاربردهای زیادی به‌منظور جذب انرژی و مقاصد انتقال گرمایی، توصیه می‌شوند. در این مقاله چاه گرمایی­های ساخته شده از ­فوم­های فلزی شبیه‌سازی‌شده و نتایج آن با چاه گرمایی ساده پره­دار مقایسه شده است. در چاه گرمایی ساخته شده از فوم­های آلومینیومی با تخلخل 6/95 درصد مقدار ضریب انتقال گرمای جابجایی تا 127/31 درصد افزایش می­یابد در قسمت دیگری از این مقاله چاه گرمایی پره­دار را که در بین پره­های آن ­فوم فلزی قرار گذاشته‌شده، مدل‌سازی شده و با توجه به نتایج، عدد نوسلت در چاه گرمایی­­های ساخته شده از فوم آلومینیومی با تخلخل 6/95 درصد در حالت پره­دار می‌تواند تا 2 برابر نسبت به حالت بدون پره افزایش یابد؛ و درنهایت در قسمت پایانی تأثیر پارامترهایی همچون دبی جرمی، ارتفاع چاه گرمایی و تخلخل فوم چاه گرمایی از چاه گرمایی­­ها مشخص‌ شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Yunus A. Cengel., Robert H. , Fundamentals of Thermal-Fluid Science. second Edition, Turner, 2005.
[2] Sathe S., Sammakia B., A Review of Recent Development in Some Practical Aspects of Air-cooled Electronic Packages, Trans. ASME, Vol. 120, pp. 830-839, 1998.
[3] Calmidi V.V., Mahajan R.L., Forced Convection in High Porosity Metal Foams. j. Heat Transfer, Vol. 122,  pp.  557-565, 2000.
[4] Izadpanah M.R., Muller-Steinhagen H., Jamil Alahmadi M., Experimental and Theoretical Studies of Convective Heat Transfer in A Cylindrical Porous Medium. Int. j. Heat Fluid flow, Vol. 19, pp. 629-635, 1998.
[5] Calmidi V.V., Transport Phenomena in High Prosity Fibrous Metal Foams, Ph.D.Thesis, University of Colorodo Boulder, 1998.
[6] Chou S.-F., Yang C.H., Heat Transfer Characteristics of Aluminum Meta Foam. Proceeding of Sixth International Symposium on Transport Phenomena in Thermal Engineering, pp. 709-714, 1993.
[7] Hsieh W.H., Wu j.Y., Shih W.H., Chiu W.C., Experimental Investigation of Heat Transfer Characteristics of Aluminum-Foam Heat Sink. Int.j.Heat Mass transfer, Vol. 47, pp. 5149-5157, 2004.
[8] Dukhan N., Chen K.C., Heat Transfer Measurement in Metal Foam Subjected to Constant Heat flux. Exp. Thermal Fluid Sci, Vol. 32, pp. 624-631, 2007.
[9] Bahttacharya  A., Mahajan R.L., Finned Metal Foam Heat Sinks for Electronics Cooling in Forced Convection. j.Electron. Package, Vol. 124, pp. 155-163, 2002.
[10] Calmidi V.V., Mahajan R.L., Forced Convection in High Porosity Metal Foams. j. heat transfer, Vol. 122, pp. 557-565, 2000.
[11] Boyd B., Hooman K., Air-Cooled Micro Porous Heat Exchangers for Thermal Management of Fuel Cells. Int. Comun. Heat Mass Transfer, Vol. 39, pp. 363-367, 2012.
[12] Odabaee  M., Hooman  K., Application of Metal Foams in Air-Cooled Condensers for Geothermal Power Plants. Int. Commun. Heat Mass Transfer, Vol. 38, pp. 838-843, 2011.
[13] Lin Y.R., Du j.H., Wu W., Chow L.C., Notardonato W., Experimental Study on Heat Transfer and Pressure Drop of Recuperative Heat Exchanger Using Carbon Foam. ASME j. Heat transfer, Vol. 132, pp. 3806-3814, 2010.
 [14] Chou S.F., Yang C.H., Heat Transfer Characteristics of Aluminum Metal Foam. Proceeding of Sixth International Symposium on Transport Phenomena in Thermal Engineering. pp. 709-71, 1993.
 [15] Mancin S., Zilio C., Cavallini A., Rossetto L., Heat Transfer During Air Flow in Aluminum Foam. Int.J. Heat and Mass Transfer, Vol. 53, pp. 4976-4984, 2010.
[16] Hwang  j-j., Hwang  G-J., Reh R-H., Chao C.H., Measurement of Interstitial Convective Heat Transfer and Frictional Drag for Flow Across Metal Foams. J. Heat transfer, Vol. 124, pp. 120-129, 2002.
[17] Kim S.Y., Kang B-H., Kim J.H., Force Convection From Aluminum Foam Materials in An Asymmetrically Heated Channel. Int.J. Heat Mass transfer, Vol. 44, pp. 1451-1454, 2001.
[18] Tamayol A., Hooman K., Thermal Assessment of Forced Convection Through Foam Heat Exchanger. ASME J. Heat transfer, Vol. 133, pp. 1-7, 2011.
 [19] Shih W.H., Chiu W.C., Hsieh W.H., Height Effect on Heat Transfer Characteristics of Aluminum Foam Heat Sinks. J. Heat Transfer, Vol. 128, pp. 530-537, 2005. 
[20] Le Bars M. and Worster M.G., Interfacial Conditions Between a Pure Fluid and a Pourous Medium: Implications for Binary Alby Solidification. journal of Fluid Mechanics, Vol. 550, pp. 149-173, 2006.
[21] Feng S.S., Kuang j.j., Wen T., Lu T.j., Lchimiya K., An Experimental and Numerical Study of Finned Metal Foam Heat Sinks Under Impinging Air Jet Cooling. j Heat and Mass Transfer, Vol. 77, pp. 1063-1074, 2014.
 [22] Incropera F.P., Wittarsian D.P.D., Bergman T.L., Lavine A.S., Introduction to Heat Transfer, 2007.