Modelado térmico y de flujo de metal líquido en disipadores de calor de microcanales expandidos.

Aug 08, 2023

16 de junio de 2023

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por Revistas de fronteras

El metal líquido, con su conductividad térmica superior, se ha utilizado como refrigerante novedoso en disipadores de calor de microcanales (MCHS). Sin embargo, los MCHS a base de metal líquido adolecen de la baja capacidad calorífica del refrigerante, lo que da como resultado un aumento excesivo de la temperatura del refrigerante y del disipador de calor cuando se trata de una disipación de calor de alta potencia.

Recientemente, un equipo de investigación dirigido por el Prof. Weil Rao del Instituto Técnico de Física y Química del CAS descubrió que la convección al final de las aletas no es significativa para mejorar la transferencia de calor. Al cortar los extremos de las aletas y reservar así espacio ampliado para aumentar el caudal de refrigerante en el tamaño fijo, la transferencia de calor será mucho más efectiva.

Este disipador de calor de microcanal expandido (E-MCHS) permite que fluya más medio de enfriamiento sin cambiar el tamaño del disipador de calor, lo que aumenta la dificultad de procesamiento y destruye la estabilidad del disipador de calor. Este estudio, titulado "Modelado térmico y de flujo de metal líquido en un disipador de calor de microcanal expandido", se publicó en Frontiers in Energy.

En este estudio, se investigó el flujo y el rendimiento térmico del metal líquido en E-MCHS mediante simulación numérica y el modelo de resistencia térmica 1D. En comparación con los MCHS, los E-MCHS brindan espacio ampliado para el refrigerante al truncar las aletas o elevar la placa de cubierta, y el espacio ampliado en la parte superior de las aletas podría distribuir el calor dentro de los microcanales, reduciendo el aumento de temperatura del refrigerante y el disipador de calor.

La conducción de calor del metal líquido en la dirección Z y la convección de calor entre la superficie superior de las aletas y el metal líquido pueden conducir a una reducción máxima del 36% en la resistencia térmica total. El proceso anterior fue efectivo para microcanales con una relación de aspecto de canal baja, una velocidad media baja o una longitud de disipador de calor larga.

Más información: Mingkuan Zhang et al, Modelado térmico y de flujo de metal líquido en un disipador de calor de microcanal expandido, Frontiers in Energy (2023). DOI: 10.1007/s11708-023-0877-5