اثر آرایش‌های مختلف ورودی/خروجی جریان بر عملکرد چاه‌گرمایی میکروکانالی ذوزنقه‌ای متخلخل

Abstract

در مطالعاتی که تاکنون در رابطه با چاه‌گرمایی میکروکانالی انجام شده‌اند اثر آرایش‌های مختلف ورود و خروج جریان بر عملکرد چاه‌گرمایی متخلخل برای هیچ هندسه‌ای بررسی نشده‌است. در این تحقیق اثر استفاده از چهار آرایش مختلف ورودی و خروجی بر خنک‌کاری یک تراشه الکترونیکی با استفاده از چاه‌گرمایی میکروکانالی ذوزنقه‌ای شکل، شامل میکروکانال‌هایی ذوزنقه‌ای و متخلخل با ضریب تخلخل 0.88، به صورت سه‌بعدی و عددی بررسی شده‌است. بدین منظور جابجایی اجباری و آرام آب در میکروکانال‌ها و هدایت در قسمت‌های جامد چاه با اعمال شار حرارتی ثابت 150 کیلووات بر مترمربع به کف چاه‌گرمایی به روش حجم محدود و با استفاده از کد تجاری انسیس-سی اف اکس شبیه‌سازی شده‌است. نتایج نشان می‌دهد که آرایش‌های A و B، که در آن‌ها ورودی و خروجی در راستای جریان عبوری از میکروکانال‌ها است، در مقایسه با آرایش‌های C و D، که در آن‌ها ورودی و خروجی در جنبین قرار دارند، از نظر انتقال حرارت دارای عملکرد بهتر، مقاومت حرارتی پایین‌تر و توزیع دمای یکنواخت‌تر در قسمت کف چاه‌گرمایی هستند. بطور کلی استفاده از محیط متخلخل در کاهش دمای کف چاه‌گرمایی موثر است و در این خصوص آرایش D عملکرد بهتری دارد. در مجموع با در نظر گرفتن توأم اثر مثبت استفاده از محیط متخلخل در افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی و اثر منفی آن در افزایش قدرت مورد نیاز پمپاژ آرایش A بهترین عملکرد را دارد.