عنوان پایان‌نامه
بررسی و بهینه سازی انتقال حرارت در میکرو کانال ها با فین داخلی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3321;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76321
- تاریخ دفاع
- ۱۳ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- علی بهرنگ زاده
- استاد راهنما
- حسین شکوهمند
- چکیده
- با توجه به پیشرفت روز افزون تجهیزات الکترونیکی، طراحی این سیستم ها و نگه داری آنها در شرایط مناسب کاری نیز اهمیت فراوانی یافته است. یکی از مهمترین چالش های پیش روی طراحی سیستم های الکترونیکی با توان پردازش بالا، مدیریت حرارتی ونگه داری آنها در دمای مناسب کاری به منظور جلوگیری از آسیب به این تجهیزات است. میکرو کانال های چاه حرارتی یکی از کارآمدترین راه حل ها به منظور دفع حرارت تولیدی و خنک کاری این تجهیزات است. برای افزایش کارایی حرارتی این میکرو کانال ها، سطوح گسترده (پره ها) در داخل آن ها قرار داده می شوند. پارامتر های مختلف هندسی و جریانی می توانند عملکرد میکرو کانال های چاه حرارتی پره دار را تحت تاثیر قرار دهند. از جمله این پارامتر های هندسی می توان به ابعاد کانال، ابعاد، شکل و آرایش پره ها اشاره نمود. در تحقیق پیش رو، در ابتدا میکرو کانال به صورت سه بعدی با سطح مقطع مستطیلی با پره های مستطیلی در نظر گرفته شده و شار حرارتی ثابتی به آن وارد می شود. اثر آرایش های مختلف با افزایش در زاویه اریب بین پره ها بررسی شده و ضرایب انتقال حرارت، مقاومت حرارتی و افت فشار گزارش شده است. نتایج نشان می دهد که زاویه 10 درجه بهترین عملکرد حرارتی را دارا می باشد در حالیکه زاویه زیگزاگ کامل افت فشار کمتری ایجاد می کند. همچنین ارتفاع پره در آرایش زیگزاگ، به صورت تابعی از نسبت افت فشار به عدد نوسلت میانگین در کانال درنظر گرفته شده و فرآیند بهینه سازی این تابع انجام شده است. در ادامه اثر ارتفاع بر پارامتر های حرارتی و افت فشاری مورد بحث و بررسی بوده است. با افزایش ارتفاع ضرایب انتقال حرارت و افت فشار کاهش می یابند. در انتها تابعی برای تولید آنتروپی استخراج و بر اساس عدد رینولدز جریان با استفاده از روش جست و جوی الگو مینیمم سازی شده است. نتایج نشان کی دهد که تولید آنتروپی با افزایش شار حرارتی افزایش یافته و همچنین مینیمم نمودار در اعداد رینولدز بالاتری اتفاق می افتد. واژه‌های کلیدی: میکرو کانال چاه حرارتی پره دار، زاویه اریب، ارتفاع پره، تولید آنتروپی، بهینه سازی، جست و جوی الگو
- Abstract
- Regarding to increasing progresses of electronic devices, design and providing suitable working conditions of these systems have great importance. One of the most challenging problems in design of high-processing power systems, is thermal management and maintaining them at an appropriate working temperature which prevents damages to the systems. Micro channel heat exchangers are one of the most productive solutions in order to dissipate the heat flux and cooling of the systems. The main purpose of this project is to investigate the effect of diversity of parameters on thermal and hydraulic performance of micro channel heat sinks due to achieve the optimum conditions. Extended surfaces (fins) are used to enhance the thermal efficiency of micro channels. Different geometry and flow parameters can greatly affect the micro channel heat sink performance. The most important parameters are Channel aspect ratio, dimensions, shape and arrangement of fins. In this project, a 3D rectangular micro channel heat sinks with rectangular fins has been considered and a constant heat flux is exerted to this channel. The effect of different fin arrangements by increment in oblique angles between fins has been investigated and convective heat transfer coefficient, thermal resistance and pressure drop are reported. Fin height in staggered arrangement as a function of pressure drop to average Nusselt number ratio is considered and optimized. The effect of height on thermal and hydraulic parameters has been studied. Finally, an entropy generation function has been derived and minimized regarding to the Reynolds number using pattern search algorithm. Keywords: Finned micro channel heat sink, oblique angle, fin height, entropy generation, optimization, pattern search algorithm
