Abstract
The thermal performances of a minichannel heat sink are experimentally investigated for cooling of electronics using nanofluid coolant instead of pure water. The Al2O3–H2O nanofluid including the volume fraction ranging from 0.10 to 0.25 vol.% was used as a coolant. The effects of different flow rates of the coolant on the overall thermal performances are also investigated. The flow rate was ranged from 0.50 to 1.25 L/min as well as the Reynolds number from 395 to 989. The coolant was passed through a custom made copper minichannel heat sink consisting of the channel height of 0.8 mm and the channel width of 0.5 mm. The experimental results showed the higher improvement of the thermal performances using nanofluid instead of pure distilled water. The heat transfer coefficient was found to be enhanced up to 18% successfully. The nanofluid significantly lowered the heat sink base temperature (about 2.7 °C) while it also showed 15.72% less thermal resistance at 0.25 vol.% and higher Reynolds number compared to the distilled water
چکیده
در این پژوهش عملکرد گرمایی انباره های حرارتی میکروکانالی به صورت عملی، با استفاده از نانو سیالات به جای آب خالص به عنوان خنک کننده های الکترونیکی مورد بررسی قرار گرفته است. از نانو سیال AL2O3-H2O با کسر حجمی 10/0 تا 25/0درصد به عنوان خنک کننده استفاده شد. ضمنا تاثیر نرخ سرعت جریان های متفاوت بر روی عملکرد گرمایی کلی نیز مورد سنجش قرار گرفت. گستره سرعت جریان بین 50/0 تا 25/1 لیتر/دقیقه و همینور عدد رینولدز برابر با 395 تا 989 برآورد شد. خنک کننده از میکرو کانال های انباره حرارتی از جنس مس ، با ارتفاعی برابر با 8/0 میلیمتر و عرضی برابر 5/0 میلیمتر عبور داده شد. نتایج حاکی از افزایش چشمگیر در عملکرد گرمایی کلی در نتیجه ی استفاده از نانوسیال به جای آب مقطر خالص است. ضریب انتقال گرما نیز به طور موفقیت آمیز به میزان 18% افزایش یافت. در واقع نانوسیال موجب پایین آمدن دمای پایه انباره حرارتی ( حدود 7/2 درجه سانتیگراد) شد. افزون بر این مقاومت گرمایی وی در شرایط حجمی 25/0 درصد کاهشی برابر با 72/15 درصد از خود به نمایش گذاشت ، اگرچه عدد رینولدز وی در مقایسه با آب مقطر بالاتر برآورد شد.
1-مقدمه
نظر به تولید بیشینه گرما در تراشه های الکترونیکی، به طور روز افزون از سیستم های خنک کننده مایع به دلیل ملاحظات امنیتی استفاده می شود. ولی با پیشرفت تکنولوژی، جای خالی سیستم های خنک کننده به مراتب کارآمد تر به خوبی احساس می شود. استفاده از نانو سیالات موجب بهبود چشمگیر عملکرد خنک کننده های مایع نوظهور شده است. سوسپانسیون ( تعلیق) ذرات نانو مقیاس ( بالاتر از 100 nm) در سیالات پایه، نانو سیال نامیده می شود. اختلاط ذرات جامد در مایعات به واسطه رسانندگی گرمایی بالای خود منجر به افزایش رسانندگی گرمایی مایعات می شود. کوچک سازی انباره های حرارتی ترفندی دیگر با هدف افزایش کارآمدی خنک کنندگی در سیستم های خنک کننده می باشد. در طی دو دهه اخیر، بررسی های کمّی ، تحلیلی و تعداد کمی بررسی های تجربی در ارتباط با کاربرد نانو سیالات در انباره حرارتی کوچک خنک کننده های الکترونیکی انجام شده است....