Badania wstępne wpływu odsysania mieszaniny parowo-powietrznej na efektywność wymiany ciepła między chłodziwem a podgrzewaną powierzchnią

W pracy przedstawiono budowę stanowiska badawczego, metodykę pomiarów
i obliczeń oraz wstępne wyniki badań doświadczalnych chłodzenia podgrzewanej powierzchni strugami wody. Celem pracy jest wstępna analiza wpływu procesu odsysania mieszaniny parowo-powietrznej na intensywność procesu odparowania filmu wodnego. Nagrzana powierzchnia chłodzona jest trzema strugami wody wytwarzanymi w zakraplaczach zamontowanych w płytce i ustawionych w wierzchołkach trójkąta równobocznego. Natężenie przepływu wody jest ustalone. W środku tego trójkąta umieszczono sondę połączoną z pompą próżniową, zadaniem której jest usunięcie powstałej nad powierzchnią filmu pary wodnej i otaczającego układ powietrza atmosferycznego. Strugi wody chłodzą powierzchnię roboczą grzejnika wykonanego z bloku miedzianego o wymiarach 0,04×0,04×0,02 m. Eksperyment przeprowadzono dla temperatury podgrzewanej powierzchni zmieniającej się w zakresie od 50÷100°C. Na podstawie analizy uzyskanych wstępnych wyników badań oszacowano, że odsysanie   mieszaniny parowo-powietrznej z nad warstwy filmu cieczowego zwiększa się intensywność odparowania chłodziwa (wody) o około 25÷50%.

Pełny tekst (pdf)

1. Deng Y., Liu J.: A liquid metal cooling system for the thermal management of high power LEDs, International Communications in Heat and Mass Transfer 37, 2010, s. 788 – 791.
2. Kim J.: Spray cooling heat transfer: The state oft he art, International Journal of Heat and Fluid Flow 28 , 2007, s. 753 – 767.
3. Lai Y., Cordero N., Barthel F., Tebbe F., Kuhn J., Apfelbeck R.: Liquid cooling of bright LEDs for automative applications, Applied Thermal Engineering 29, 2009,
   s. 1239 – 1244.
4. Lin C., Chen C. J., Chieng C. C., Tseng F. G.: Dynamic effects of droplet impingement on nanotextured surface for high efficient spray cooling, Transducers’11, Beijing, China, June 5 – 9, 2011.
5. Liu Y. – H., Song S. – J., Lo Y. – H.: Jet impingement heat transfer on target surface with longitudinal an transverse grooves, International Journal of Heat and Mass Transfer 58, 2013, s. 292 – 299.
6. Panão M.R.O., Correia A.M., Moreira A.L.N.: High – power electronics thermal management with intermittent multijet sprays, Applied Thermal Engineering 37, 2012, s. 293 – 301.
7. Panão M.R.O., Moreira A.L.N., Durao D.F.G.: Thermal – fluid assessment of multijet atomization for spray cooling applications, Energy 36, 2011, s. 2302 – 2311.
8. Rafati M., Hamidi A. A., Shariati Niaser M.: Application of nanofluids in computer cooling systems (heat transfer performance of nanofluids), Applied Thermal Engineering 45 – 46, 2012, s. 9 – 14.
9. Şeşen M., Demir E., İzci T., Khudhayer W., Karabacak T., Koşar A.: Submerged jet impingement cooling using nanostructured plates, International Journal of Heat and Mass Transfer 59, 2013, s. 414 – 422.
10. Somasundaram S., Tay A.A.O.: A Study of the Effect of Exit Boundary Conditions on the Performance of a Spray Cooling System, 12th Electronics Packaging Technology Conference, 2010.
11. Somasundaram S., Tay A.A.O.: Comperative study of intermittent spray cooling in single and two phase regimes, International Journal of Thermal Science 74, 2013, s. 174 – 182.
12. Tan Y.B., Xie J.L., Duan F., Wong T.N., Toh K.C., Choo K.F., Chan P.K.,
    Chua Y.S.: Multi – nozzle spray cooling for high heat flux applications in a closed loop system, Applied Thermal Engineering 54, 2013, s. 372 – 379.
13. Tinger J., Sedeh M.M., Sharpe T., Bufford A., Floyd T.  – Smith: Analysis of a platform for thermal management studies of microelectronics cooling methods, Applied Thermal Engineering 60, 2013, s. 88 – 95.
14. Vondran G., Makris K., Fragopoulos D., Papadas C., Kumari N.: Thermal Performance of Inkjet – assisted Spray Cooling in a Closed System, 13^th IEEE ITHERM Conference, 2012.
15. Wang C. – H., Sun C. – J., Kuo H. – C.: An experimental investigation of heat transfer of a droplet impinging upon a hot surface, INT. COMM. HEAT MASS TRANSFER, Vol. 24, No. 1, 1997, pp. 65 – 78.
16. Xie J.L., Tan Y.B., Duan F., Ranjith K., Wong T.N., Toh K.C., Choo K.F.,
    Chan P.K.: Study of heat transfer enhancement for structured surfaces in spray cooling, Applied Thermal Engineering 59, 2013, s. 464 – 472.
17. Zhang Z., Li J., Jiang P. – X.: Experimental investigation of spray cooling on flat and enhanced surfaces, Applied Thermal Engineering 51, 2013, s. 102 – 111.