بررسی عددی انتقال حرارت از میکرو کانال خنک کننده های cpu: مقایسه ی عملکرد حرارتی نانو سیالات با سیالات پایه

در سیستم¬های حرارتی، ضریب انتقال حرارت با تغییر هندسه جریان، شرایط مرزی و یا با بهبود خواص ترموفیزیکی سیال و جنس مبدل حرارتی افزایش می¬یابد. افزودن ذرات جامد معلق به سیال (نانوسیال) یکی از روش¬های نوین جهت رسیدن به این منظور است. به همین دلیل در این پایان نامه سعی بر آن شده تا تأثیر نانوسیال آب – اکسید آلومینیوم و پروپیلن گلایکول – اکسید آلومینیوم بر ضریب انتقال حرارت بررسی شود. به همین منظور در ابتدا میکروکانال مورد نظر در نرم افزار گمبیت ساخته و مش زده شده و سپس با استفاده از نرم افزار فلوئنت 6،3،26 شرایط آزمایشگاهی با فرضیات لازم بر روی مدل اعمال شد. همه ی موارد بررسی شده برای شار حرارتی ثابت به مقدار w/m^2 345212 بر روی سطح پایینی میکروکانال و دمای سیال وروردی k69/294 می¬باشد.در مرحله¬ی اول برای صحت سنجی نتایج و اطمینان از درستی مدل، نتایج عددی با نتایج تجربی برای سیال آب مقایسه شد و معلوم شد که دمای متوسط سیال خروجی در دو حالت عددی و تجربی در حدود 95/0 تا 5/1 درجه سلسیوس با هم متفاوت می¬باشند و خطایی در حدود 2% تا 4% میان پاسخ¬ها وجود دارد که این میزان خطا با توجه به مقالات مرتبط قابل قبول می¬باشد. پس از اطمینان از درستی مدل مورد نظر در نرم افزار فلوئنت، به بررسی و تحلیل ضریب انتقال حرارت در جریان تک فازی آب - اکسید آلومینیوم و پروپیلن گلایکول - اکسید آلومینیوم در میکروکانال¬ مستطیل شکل پرداخته شد و مقایسه بین حالات مختلف نشان داد که ضریب انتقال حرارت برای نانوسیال با غلظت حجمی 5% بیشترین میزان افزایش را نسبت به درصدهای دیگر غلظت حجمی دارا می¬باشد. با توجه به نتایج مشخص شد که جریان آب با سرعت m/s 05/0 بعد از mm 11 و mm 2 از ورودی کانال به ترتیب به توسعه یافتگی حرارتی و هیدرودینامیکی می¬رسد. مقایسه¬ی بین نانو سیال و آب در سه سرعت متفاوت نشان داد که نسبت افزایش ضریب انتقال حرارت نانو سیال نسبت به آب در سرعت¬های کم بیشتر است. میزان افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی برای نانوسیال آب – اکسید آلومینیوم با غلظت حجمی %5 نسبت به آب برای سه سرعتm/s 105/0، 08/0، 05/0 به ترتیب 07/9، 38/9، 16/10 درصد می¬باشد. به دلیل پایین بودن ضریب هدایت حرارتی پروپیلن گلایکول در سرعت¬های برابر مقدار ضریب انتقال حرارت نانو سیال آن نسبت به آب- اکسید آلومینیوم پایین¬تر می¬باشد اما به دلیل بالا بودن ویسکوزیته پروپیلن گلایکول (9 برابر آب) در رینولدزهای یکسان مقدار ضریب انتقال حرارت پروپیلن گلایکول – اکسیدآلومینیوم از نانو سیال آب – اکسید آلومینیوم بیشتر می¬باشد و در کل مقدار جذب حرارت توسط سیال از میکروکانال افزایش می¬یابد. نتایج حاصله به طور آشکار نشان می¬دهند که نانو سیال¬ها به بالا بردن عملکرد حرارتی میکروکانال¬ها کمک شایانی می¬کنند.