عنوان پایان‌نامه
به کارگیری نانو سیالات در خنک سازی تراشه های کامپوتری
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-کاتالیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 951.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 45917
- تاریخ دفاع
- ۳۰ شهریور ۱۳۸۹
- دانشجو
- محمد رفعتی
- استاد راهنما
- مجتبی شریعتی نیاسر
- چکیده
- استفاده از نانو سیالاتکه در حقیقت سوسپانسیون پایداری از نانوفیبرها و نانوذرات جامد هستند، به عنوانراهبردی جدید در عملیات انتقال گرما مطرح شده است. تحقیقات اخیر روی نانوسیالات، بهبود قابل توجهی در پارامترهای حرارتی نظیر هدایت حرارتی و جابجایی حرارتی نسبت به سیالات معمولی و یاهمراه با ذرات بزرگتر (ماکرو ذرات) نشان میدهد. از طرفی با پیشرفت فناوری ساخت تراشههای کامپیوتری و افزایش چگالی ترانزیستورهای قرار گرفته در آنها، گرمای تولید شده در تراشهها به یکی از دغدغههای اصلی صنایع الکترونیک و نیمههادیها تبدیل شده است. استفاده از خواص حرارتی غیر عادی و فوقالعاده نانوسیالات برای برطرفکردن این نگرانی، هدف اصلی این پژوهش است. از آنجا که مهمترین پارامتر خواص حرارتی سیال در حرکت، ضریب انتقال حرارت جابجایی آن است، محاسبه ضریب انتقال حرارت جابجایی نانوسیال یکی از اهداف این بررسی است. البته پارامترهای مهم دیگری نیز وجود داشته که به دلیل محدودیتهای مختلف، مثل در دسترس نبودن تجهیزات لازم و نبود بودجه کافی از آنها صرف نظر شده است. قدم اول در این بررسی، انتخاب یک سیال کارا و مناسب برای استفاده در خنککننده رایانهها است. سیال استفاده شده، مخلوط آب دییونیزه و اتیلن گلیکول با ترکیب مشخص است. در ادامه از سه نانو ذره سیلیکا، تیتانیا و آلومینا در غلظتهای حجمی مختلف استفاده شده است. در ساخت نانوسیال، برای نانوذره سیلیکا سه غلظت حجمی 5/0، 0/1 و 5/1 درصد، برای تیتانیا 1/0، 25/0 و 5/0درصد و برای آلومینا سه غلظت حجمی 25/0، 5/0 و 0/1 درصد استفاده شده است. دبی نانوسیال در سیستم خنککننده پارامتر مهم دیگری بوده که در طول آزمایشها مورد بررسی قرار گرفته است. برای دبی نانوسیال، سه مقدار 5/0، 75/0 و 0/1 لیتر در دقیقه در نظر گرفته شده که منجر به اعداد رینولدز بین 55 تا 135 میشد. نتایج آزمایشها حاکی از تاثیر مثبت استفاده از نانوسیال در سیستم خنککننده بود، بطوریکه استفاده از نانوسیال نسبت به سیال پایه خالص در هر حالتی، منجر به کاهش دمای عملیاتی پردازنده شد. این تاثیر مثبت با جهش قابل توجه در ضریب انتقال حرارت جابجایی نسبت به سیال پایه خالص نیز همراه بود. افزایش سرعت نانوسیال نیز اثر مشابهی داشت. بیشترین کاهش دما برای نانوسیال آلومینا در کسر حجمی 0/1% و دبی 1 لیتر بر دقیقه بود که دمای پردازنده را نسبت به سیال پایه خالص، از 4/49 به 9/43 سانتیگراد رساند. نتایج پیشنهاد میکند که بین کسر حجمی نانوذره و دبی سیال، باید یک تعادل برقرار شود تا صرفهاقتصادی و مصرف انرژی سیستم خنککننده در سطح قابل قبول قرار گیرد.
- Abstract
- Nanofluids are stable suspensions of nano fibers and particles in fluids. Latest investigations on nanofluids show better thermal behavior such as improved thermal conduction and convection coefficients in comparison to pure fluid or fluid with larger size particles. In addition with the progress in the manufacturer of computer microchips and increased number of integrated transistors inside them, increased heat generation is turned to a major concern of electronics and semi-conductors industry. The use of remarkable and extraordinary thermal properties of nanofluids in this area, is the main aim of this research. Convective thermal coefficient as the most important thermal property of a dynamic fluid, has been studied and determined in this work. However, there are some important parameters influencingnanofluids thermal performance that have been neglected in this research due to different limitations such as unavailability of required equipment and lack of budget. Choosing suitable and high performance thermal fluid for computer cooling systems was the first step in this research. Base fluid was a mixture of DI water and ethylene glycol with specific composition.Furthermore, three nanoparticles of silica, alumina and titania were used in 3 different volumetric concentrations for each one. Different volumetric concentrations, namely, 0.5%, 1.0% and 1.5% of Silica, 0.1% 0.25% and 0.5% of titania, and 0.25%, 0.5% and 1.0% of alumina were used to make the nanofluid. Flow rate of nanofluid was another parameter whose effect has been investigated. Flow rate of fluid was varied between three quantities of 0.5, 0.75 and 1.0 liter per minute. This resulted in Reynoldsnumbers between55 to 135.Results indicate positive effects of nanofluids on the cooling system, as operating temperature of processor decreases considerably when applying nanofluid compared to pure fluid. Also, increase in flow rate of nanofluid, had the similar effect. The largest decrease in temperature was for alumina nanofluid which decreased processor temperature form 49.4 to 43.9°C for 1.0% of volumetric concentration and flow rate of 1.0 liter per minute in comparison with pure base fluid. Results suggest that there should be a balance between volumetric concentration of nanoparticles and the flow rate to satisfy the economy and power consumption of cooling system.
