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Caracterização experimental do desempenho térmico e hidrodinâmico de dissipadores de calor microaletados durante a ebulição convectiva

Processo: 19/02566-8
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de maio de 2019 - 30 de abril de 2021
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
Pesquisador responsável:Elaine Maria Cardoso
Beneficiário:Elaine Maria Cardoso
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia (FEIS). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Ilha Solteira. Ilha Solteira , SP, Brasil
Pesq. associados:Alessandro Roger Rodrigues
Assunto(s):Ebulição convectiva  Transferência de calor  Dissipador de energia térmica  Microaletas  Coeficiente de transferência térmica 

Resumo

A crescente demanda por dispositivos de alta capacidade de remoção de calor com dimensões cada vez menores vem exigindo da comunidade cientifica soluções como a utilização de dissipadores de calor baseados em microcanais. Estes pareciam ser uma solução eficiente, uma vez que reduziam a quantidade de material e fluido refrigerante utilizado, bem como poderiam ser fabricado nas dimensões de chips. Combinando a geometria dos microcanais com ebulição saturada do fluido refrigerante, foi possível atingir fluxos de calor dissipados da ordem de 10 MW/m². Porém, a utilização de microcanais retangulares em ebulição convectiva logo encontrou algumas dificuldades técnicas, como o escoamento reverso do fluido e instabilidades térmicas no trocador de calor. Assim, novas configurações de microcanais vêm sendo pesquisadas, entre elas a utilização de microcanais segmentados ou microaletados. Trocadores de calor microaletados tem alta eficiência de troca térmica devido ao aumento da área efetiva de contato com o fluido refrigerante, mantendo as vantagens de aplicação dos microcanais, porém reduzindo o efeito das instabilidades. O presente projeto tem como objetivo avaliar experimentalmente e analiticamente o desempenho de um dissipador de calor microaletado, em ebulição convectiva do fluido HFE-7100 (fluido refrigerante com baixo potencial de degradação da camada de ozônio e baixo potencial de aquecimento global). Na parte experimental, o dissipador possuirá seção quadrada de 10 mm, com micropilares quadrados de 300 ¼m de largura, 250 ¼m de espaçamento entre as microaletas e alturas de 150 ou 200 ¼m, fabricado por meio de microfresamento de uma peça de cobre eletro-lítico. Serão testados dois arranjos de microaletas: um com entrada ortogonal ao sentido do escoamento do fluido e, outro, com entrada formando um ângulo de 45° ao sentido do escoamento. Dados experimentais para o coeficiente de transferência de calor e queda de pressão serão obtidos em condições de escoamento bifásico saturado, variando-se o fluxo de calor aplicado e a velocidade mássica. Os dados experimentais obtidos, juntamente com dados de outros autores, serão utilizados para fazer um estudo analítico sobre métodos de predição presentes na literatura, a fim de verificar a confiabilidade desses na predição do coeficiente de transferência de calor (CTC) e da queda de pressão para dissipadores de calor microaletados. (AU)

Publicações científicas (6)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
GOODARZI, MARJAN; TLILI, ISKANDER; MORIA, HAZIM; CARDOSO, E. M.; ALKANHAL, TAWFEEQ ABDULLAH; ANQI, ALI E.; SAFAEI, MOHAMMAD REZA. Boiling flow of graphene nanoplatelets nano-suspension on a small copper disk. Powder Technology, v. 377, p. 10-19, JAN 2 2021. Citações Web of Science: 0.
DA CUNHA, ALEX P.; MOGAJI, TAYE S.; DE SOUZA, REINALDO R.; CARDOSO, ELAINE M. A Method for Measuring Contact Angle and the Influence of Surface-Fluid Parameters on the Boiling Heat Transfer Performance. JOURNAL OF HEAT TRANSFER-TRANSACTIONS OF THE ASME, v. 142, n. 9 SEP 1 2020. Citações Web of Science: 0.
KIYOMURA, IGOR SEICHO; NUNES, JESSICA MARTHA; DE SOUZA, REINALDO RODRIGUES; GAJGHATE, SAMEER S.; BHAUMIK, SWAPAN; CARDOSO, ELAINE MARIA. Effect of microfin surfaces on boiling heat transfer using HFE-7100 as working fluid. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 42, n. 7 JUN 11 2020. Citações Web of Science: 0.
MANETTI, LEONARDO LACHI; RIBATSKI, GHERHARDT; DE SOUZA, REINALDO RODRIGUES; CARDOSO, ELAINE MARIA. Pool boiling heat transfer of HFE-7100 on metal foams. EXPERIMENTAL THERMAL AND FLUID SCIENCE, v. 113, MAY 1 2020. Citações Web of Science: 0.
MANETTI, LEONARDO LACHI; OLIVEIRA HENRIQUES MOITA, ANA SOFIA; DE SOUZA, REINALDO RODRIGUES; CARDOSO, ELAINE MARIA. Effect of copper foam thickness on pool boiling heat transfer of HFE-7100. INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER, v. 152, MAY 2020. Citações Web of Science: 0.
NUNES, JESSICA MARTHA; SOUZA, REINALDO RODRIGUES DE; RODRIGUES, ALESSANDRO ROGER; SAFAEI, MOHAMMAD REZA; CARDOSO, ELAINE MARIA. Influence of coated surfaces and gap size on boiling heat transfer of deionized water. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 42, n. 3 FEB 15 2020. Citações Web of Science: 0.

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