In this paper, we compare realistic, manufacturable two profiles of pin fin heat sinks, circular and elliptical, used in electronic cooling applications, subjected to assisting flow combined natural and forced convection. In order to compare a set of standard conditions like mass, fin height to diameter ratio, wetted area per unit volume and fin density were kept same for both circular and elliptic pin fin heat sink. An analytical model is formulated having capability of predicting influence of various geometrical, thermal and flow parameters on the thermal resistance of the heat sink. For comparison, experimental investigations are performed for inline and staggered alignment with various approach velocities in the mixed convection region to indirectly measure the heat transfer coefficient. On the basis of experimental data and the analytical model, it was observed that the thermal performance of elliptical pin fin heat sink outperforms circular pin fin heat sinks both in inline and in staggered arrangement

چکیده

در این مرحله دو پروفیل قابل ساخت و دست یافتی از چاه های حرارتی پره سوزنی یعنی پره های دایروی و بیضوی که در سرمایش تجهیزات الکترونیکی به کار می روند، تحت جریان ترکیبی (جابجایی آزاد و اجباری) مساعد با یک دیگر مقایسه می گردند. به منظور مقایسه این دو پره، مجموعه ای از شرایط استاندارد مانند جرم، نسبت ارتفاع به قطر پره، سطح خیس شده واحد حجم و چگالی هر دو پره یکسان اختیار می شود. یک مدل تحلیلی با قابلیت ارزیابی اثر پارامترهای مختلف هندسی، حرارتی و جریانی بر مقاومت چاه های حرارتی تهیه می گردد. به منظور مقایسه بیش تر، آزمایشات تجربی بر روی دو آرایش مختلف شامل یک در میان و هم راستا و به ازای سرعت های مختلف در ناحیه جابجایی ترکیبی انجام شده تا ضریب انتقال حرارت به صورت غیرمستقیم اندازه گیری گردد. بر اساس داده های تجربی و تحلیلی، در هر دو آرایش عملکرد حرارتی چاه های حرارتی پره سوزنی بیضوی نسبت به دایروی برتری دارد

1-مقدمه

با افزایش روز افزون چگالی توان در تجهیزات میکروالکترونیکی و همچنین کاهش وزن و اندازه آن ها، اهمیت مدیریت حرارت در صنعت نیز در حال افزایش می باشد. دما در نقطه اتصال یک بسته الکترونیکی (دمای تراشه) یک عمل محدودیت ساز در تعیین عمر بسته می باشد]1[. صنایع فرآوری و صنایع الکترونیکی سال هاست که تلاش قابل ملاحظه ای در راستای کاهش اندازه وسایل صورت می دهند. تامین نیازهای سرمایشی در آینده، نیازمند معماری حرارتی پیشرفته خواهد بود. در اکثر موارد، انتقال حرارت از نوع جابجایی آزاد و تابش (تشعشع) به علت سهولت و هزینه پایین سیستم های مورد نیاز، مطلوب می باشند. مدارات الکترونیکی دارای اتلاف و مصرف توان پایین (تا سقف 5 وات) از طریق جابجایی آزاد می توانند با راندمان بسیار بالایی خنک شوند. Yu و همکاران به بررسی ازدیاد انتقال حرارت ترکیبی جابجایی ازاد-هدایتی-تشعشعی از چاه های حرارتی پره سوزنی پرداختند...