Comportamento térmico e hidrodinâmico da ebulição convectiva do HFE-7100 em microdissipador de calor baseado em microcanais

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Zago, João Vitor
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Hfe-7100; Ebulição convectiva; Microcanais; Queda de pressão; Coeficiente de transferência de calor; Convective boiling; Microchannels; Pressure drop; Heat transfer coefficient
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/191408

Dissipadores de calor compactos, baseados em microcanais, têm se mostrado um meio eficaz para o resfriamento de dispositivos de alta densidade de energia, tais como microprocessadores, além de proporcionarem redução de material utilizado para a fabri-cação e do inventário de fluido refrigerante necessário. Sistemas bifásicos que operam com fluidos refrigerantes proporcionam coeficientes de transferência de calor elevados para baixos valores de velocidade mássica e uma distribuição de temperatura mais uni-forme na superfície. O presente estudo teve por objetivo avaliar experimentalmente o desempenho de um dissipador de calor baseado em microcanais, em condições de ebuli-ção convectiva saturada do fluido HFE-7100. O dissipador, em cobre eletrolítico, possui 33 microcanais de seção retangular com dimensões de 10 mm de comprimento, 200 μm de largura, 500 μm de altura e espaçados 100 μm entre si. A eficiência térmica do dissi-pador foi avaliada utilizando como fluido de trabalho o HFE-7100 (fluido refrigerante com baixo ozone depleting potencial, ODP, e global warming potential, GWP). Dados experimentais para o coeficiente de transferência de calor (CTC) e perda de pressão fo-ram obtidos em condições de escoamento monofásico e bifásico saturados, para diferen-tes valores de velocidades mássicas. As condições testadas foram de fluxo de calor im-posto (footprint) variando de 50 a 700 kW/m², com velocidades mássicas do fluido entre 392 e 875 kg/m²s, obtendo coeficientes de transferência de calor (CTC) de até 60 kW/m²K e quedas de pressões de até 12 kPa. Notou-se um aumento no CTC com a di-minuição do subresfriamento de entrada e da velocidade mássica; notou-se também um aumento da queda de pressão com um aumento da velocidade mássica e com a diminui-ção do subresfriamento de entrada. As correlações que melhor predisseram o CTC na região bifásica foram a de Liu e Wu (2010) e Kim e Mudawar (2013), com aproximada-mente 91% e 84% dos dados previstos com erro menores que 30%, respectivamente; para a queda de pressão na região bifásica as correlações de Zhang et al. (2010) e Kim e Mudawar (2012) apresentaram 58,3% dos dados previstos com erro na faixa de ±30%.