Hiệu Suất Truyền Nhiệt và Tối Ưu Cấu Trúc của Một Bộ Tản Nhiệt Micro-channel Mới
Tóm tắt
Với sự xuất hiện của kỷ nguyên 5G, thiết kế thiết bị điện tử đang phát triển theo hướng mỏng, thông minh và đa chức năng, điều này yêu cầu hiệu suất làm mát của thiết bị phải cao hơn. Bộ tản nhiệt micro-channel cho thấy khả năng hứa hẹn trong việc tản nhiệt cho các thiết bị điện tử siêu mỏng. Trong nghiên cứu này, mô hình lý thuyết về điện trở nhiệt của bộ tản nhiệt micro-channel đã được thiết lập đầu tiên. Sau đó, quy trình chế tạo bộ tản nhiệt micro-channel đã được giới thiệu. Tiếp theo, hiệu suất truyền nhiệt của bộ tản nhiệt micro-channel chế tạo được đã được thử nghiệm thông qua nền tảng thử nghiệm đã phát triển. Kết quả cho thấy bộ tản nhiệt micro-channel phát triển có hiệu suất tản nhiệt vượt trội hơn so với bộ tản nhiệt kim loại rắn thông thường và rất phù hợp cho ứng dụng đèn LED công suất cao. Hơn nữa, cấu trúc micro-channel trong bộ tản nhiệt đã được tối ưu hóa bằng phương pháp thử nghiệm trực giao. Dựa trên tối ưu hóa trực giao, hiệu suất tản nhiệt của bộ tản nhiệt micro-channel đã được cải thiện hơn nữa.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
S J Park, D Jang, K S Lee. Thermal performance improvement of a radial heat sink with a hollow cylinder for LED downlight applications. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2015, 89: 1184-1199.
B Li, C Byon. Orientation effects on thermal performance of radial heat sinks with a concentric ring subject to natural convection. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2015, 90: 102-108.
Y Wu, Y Tang, Z Li, et al. Experimental investigation of a PCM-HP heat sink on its thermal performance and anti-thermal-shock capacity for high-power LEDs. Applied Thermal Engineering, 2016, 108: 192-203.
J Xiang, C Zhou, C Zhang, et al. Optimization of three-dimensional boiling enhancement structure at evaporation surface for high power light emitting diode. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2018, 28: 1404-1412.
K Lan, J H Choi, H J Sun, et al. Thermal analysis of LED array system with heat pipe. Thermochimica Acta, 2007, 455(1): 21-25.
Y S Chen, K H Chien, T C Hung, et al. Numerical simulation of a heat sink embedded with a vapor chamber and calculation of effective thermal conductivity of a vapor chamber. Applied Thermal Engineering, 2009, 29(13): 2655-2664.
D B Tuckerman, R F W. Pease. High-performance heat sinking for VLSI. IEEE Electron Device Letters, 1981, 2(5): 126-129.
A Serizawa, Z Feng, Z Kawara. Two-phase flow in microchannels. Experimental Thermal and Fluid Science, 2002, 26: 703-714.
R A Bladimir, B Feng, G P Peterson. Comparison and optimization of single-phase liquid cooling devices for the heat dissipation of high-power LED arrays. Applied Thermal Engineering, 2013, 59: 648-659.
S A Jajja, W Ali, H M Ali, et al. Water cooled minichannel heat sinks for microprocessor cooling: Effect of fin spacing. Applied Thermal Engineering, 2014, 64: 76-82.
M Khoshvaght-Aliabadi, M Sahamiyan, M Hesampour, et al. Experimental study on cooling performance of sinusoidal–wavy minichannel heat sink. Applied Thermal Engineering, 2016, 92: 50-61.
M Khoshvaght-Aliabadi, E Ahmadian, O Sartipzadeh. Effects of different pin-fin interruptions on performance of a nanofluid-cooled zigzag miniature heat sink (MHS). International Communications in Heat and Mass Transfer,2017, 81: 19-27.
A A Imran, N S Mahmoud, H M Jaffal. Numerical and experimental investigation of heat transfer in liquid cooling serpentine mini-channel heat sink with different new configuration models. Thermal Science and Engineering Progress, 2018, 6: 128-139.
K P Drummond, D Back, M D Sinanis, et al. A hierarchical manifold microchannel heat sink array for high-heat-flux two-phase cooling of electronics. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2018, 117: 319-330.
V Kumar, J Sarkar. Two-phase numerical simulation of hybrid nanofluid heat transfer in minichannel heat sink and experimental validation. International Communications in Heat and Mass Transfer, 2018, 91: 239-247.
C J Ho, P C Chang, W M Yan, et al. Thermal and hydrodynamic characteristics of divergent rectangular minichannel heat sinks. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2018, 122: 264–274.
M R Hajmohammadi, I Toghraei. Optimal design and thermal performance improvement of a double-layered microchannel heat sink by introducing Al2O3 nano-particles into the water. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 2018, 505: 328-344.
A Heydari, O A Akbari, M R Safaei, et al. The effect of attack angle of triangular ribs on heat transfer of nanofluids in a microchannel. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry,2018, 131: 2893-2912.
Mehdi Bahiraei, Saeed Heshmatian. Thermal performance and second law characteristics of two new microchannel heat sinks operated with hybrid nanofluid containing graphene–silver nanoparticles. Energy Conversion and Management, 2018, 168: 357-370.
T A Kingston, J A Weibel, S V Garimella. High-frequency thermal-fluidic characterization of dynamic microchannel flow boiling instabilities: Part 1 Rapid-bubble-growth instability at the onset of boiling. International Journal of Multiphase Flow, 2018, 106: 179-188.
T V Oevelen, J A Weibel, S V Garimella. The effect of lateral thermal coupling between parallel microchannels on two-phase flow distribution. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2018, 124: 769-781.
Imura H, Sasaguchi K, Kozai H, et al. Critical heat flux in a closed two-phase thermosyphon. International Journal of Heat & Mass Transfer, 1983, 26(8): 1181-1188.
Liu Z, Wang Z, Ma C. An experimental study on the heat transfer characteristics of a heat pipe heat exchanger with latent heat storage. Part II: Simultaneous charging/discharging modes. Energy Conversion & Management, 2006, 47(7-8): 967-991.