ترجمه فارسی عنوان مقاله
آنالیز کارایی حرارتی گذرای لوله های میکرو گرمایی
عنوان انگلیسی
Transient thermal performance analysis of micro heat pipes
کد مقاله | سال انتشار | تعداد صفحات مقاله انگلیسی |
---|---|---|
28306 | 2013 | 9 صفحه PDF |
منبع
Publisher : Elsevier - Science Direct (الزویر - ساینس دایرکت)
Journal : Applied Thermal Engineering, Volume 58, Issues 1–2, September 2013, Pages 585–593
فهرست مطالب ترجمه فارسی
اهم مطالب
چکیده
کلید واژه ها
1.مقدمه
2. روش ریاضی
2.1 معادلات حاکم
2.1.1 انتقال حرارت در دیوارة جامد
2.1.2 جریان مویینگی در گوشه های شیار
جدول 1. مشخصات لولة میکروگرمایی
2.1.3 جریان حرات و سیال در گوشه های تیز
2.1.4 جریان بخار در هستة تبخیری
2.2 شرایط مرزی و اولیه
2.3 راه حل عددی
2.4 مطالعة همگرایی
2.5 اعتبار سنجی تجربی
3. نتایج و توضیحات
3.1 پاسخ حرارتی دینامیکی MHP در معرض توان ورودی ثابت و یکنواخت
3.1.1. جریان مویینگی
3.1.2 توزیع دما
3.2 عملکرد گذرا
جدول 2 ضرائب توابع انتقال، خطاهای جذر میانگین مربع های مرتبط (RMSEs)، و چند معیار ارزیابی عملکرد آغاز بکار در ابعاد شیار مختلف (متانول)
جدول 3. ضرایب توابع انتقال، خطاهای جذر میانگین مربع های مرتبط (RMSEs)، و چند معیار ارزیابی عملکرد آغاز بکار در سیالات کاری مختلف
4. نتیجه گیری ها
چکیده
کلید واژه ها
1.مقدمه
2. روش ریاضی
2.1 معادلات حاکم
2.1.1 انتقال حرارت در دیوارة جامد
2.1.2 جریان مویینگی در گوشه های شیار
جدول 1. مشخصات لولة میکروگرمایی
2.1.3 جریان حرات و سیال در گوشه های تیز
2.1.4 جریان بخار در هستة تبخیری
2.2 شرایط مرزی و اولیه
2.3 راه حل عددی
2.4 مطالعة همگرایی
2.5 اعتبار سنجی تجربی
3. نتایج و توضیحات
3.1 پاسخ حرارتی دینامیکی MHP در معرض توان ورودی ثابت و یکنواخت
3.1.1. جریان مویینگی
3.1.2 توزیع دما
3.2 عملکرد گذرا
جدول 2 ضرائب توابع انتقال، خطاهای جذر میانگین مربع های مرتبط (RMSEs)، و چند معیار ارزیابی عملکرد آغاز بکار در ابعاد شیار مختلف (متانول)
جدول 3. ضرایب توابع انتقال، خطاهای جذر میانگین مربع های مرتبط (RMSEs)، و چند معیار ارزیابی عملکرد آغاز بکار در سیالات کاری مختلف
4. نتیجه گیری ها
ترجمه کلمات کلیدی
میکرولوله های حرارتی -
عملکرد انتقال حرارتی -
نظریه شناسایی سیستم -
کلمات کلیدی انگلیسی
Micro heat pipe,
Transient thermal performance,
System identification theory,
ترجمه چکیده
تحلیلی نظری از جریان سیال و انتقال حرارت گذرا در لوله های میکرو گرمایی سه گوش (MHP) برای بررسی ویژگی های واکنش حرارتی به انجام رسید. با تعریف نظریة شناسایی سیستم، ارزیابی کمی کارایی حرارتی گذرای MHP ها محقق می گردد. نتایج حاکی از آنست که فرآیندهای تبخیر و میعان هر دو به حیطة آدیاباتیک جریان تعمیم می یابند. در حین فرآیند راه اندازی، شعاع مویین در راستای محور MHP بطور چشمگیری کاهش می یابد در حالیکه سرعت جریان مایع سریعا در مراحل اولیة گذار افزایش یافته و کاهشی تقریبا خطی در دمای دیواره و در راستای محور پدیدار می شود. MHP همچون یک سیستم کنترل LTI درجة اول، با توان ورودی ثابت به عنوان «ورودی پله ای»، و دمای دیوارة اواپراتور به عنوان « خروجی» رفتار می کند. دو معیار ارزیابی وابسته؛ ثابت زمانی و ثابت دمایی، از نظریة کنترل اقتباس شدند که از توانایی ارزیابی کمی سرعت و تراز دمای واکنش حرارتی MHP در شرایط راه اندازی برخوردار می باشند، و نشان می دهند که قطر هیدرولیکی شیار سه گوش بزرگتر، در دامنة 0.18 تا 0.42 میلی متر می تواند فرآیند راه اندازی را تسریع کرده و تراز دمای راه اندازی MHP را تقلیل دهد. علاوه بر آن، MHP با استفاده از سیال اتانول به سریع ترین شکل و با بهره گیری از سیال کاری متانول به کند ترین شکل ممکن راه اندازی می گردد و دمای راه اندازی با استون به بیشترین سطح و با متانول به کمترین میزان ممکنه دست می یابد.
ترجمه مقدمه
در راستای کارکرد امن و راندمان بالا،سرمایش موثر میکروالکترونیک ها از اهمیت بالایی برخوردار است[1,2]. اخیرا، به دلیل توانایی انتقال حرارت بالا، ابعاد کوچک و عملکرد پایدار، لولة میکروگرمایی به عنوان ابزاری بسیار موثر برای ایفای چنین نقشی معرفی شده است.
مفهوم MHP بدوا از جانب کوتر [3] به عنوان یک المان انتقال حرارت موثر معرفی شد که در آن انحنای متوسط سطح مشترک بخار/سیال با مقدار عکس شعاع هیدرولیکی شیار جریان کل از بزرگی یکسانی برخوردار است. MHP بطور کل از دامنة قطر هیدرولیکی 10 تا 500 میکرومتر و بلندای چندین سانتی متر برخوردار است، که با حجم مناسبی از سیال کاری پر شده است [4]. در مقایسه با ساختارهای فتیله ای از قبیل توری ها یا شیارها در لوله های گرمایی متعارف [5-8]، گوشه های تیز میکرو شیارها در MHP فشار انتقال مویین عمده ای را برای پیشرانش سیال کاری و بازگرداندن آن در مدار از کندانسور به اواپراتور تامین می کنند.
پیشتر مطالعات تجربی قابل ملاحظه ای به منظور بررسی شیوة طراحی، تولید و راندمان واقعی MHP ها انجام شده است [9-13]. مطالعات تجربی MHP هایی با سطح مقطع چند وجهی نیز به منظور بررسی ویژگی ها و محدودیت های انتقال حرارت معمول گشته است [9]. برای افزایش ظرفیت انتقال حرارت، معمولا MHP ها در آرایه های چند ده تایی مستقر می شوند. بر و دیگران [11] بطور عملی امکان پذیری تجمیع ترمیستورهای حساسیت بالا را در آرایه های تماما سیلیکونی که از 27 شیار موازی سه گوش تشکیل شده بودند به نمایش گذاشتند. کارایی های این آرایه های نوین MHP بطور عملی با نسبت های متفاوتی از شارژ متانول و در شرایط تجربی مختلف مورد آزمایش قرار گرفت. وو و دیگران [12] تحقیقی عملی را بر کارایی حرارتی گذرا در فرآیند راه اندازی و تغییرات سریع بار حرارتی به عمل آوردند، و الگوی توزیعی دمای ناپایدار در سراسر موقعیت طولی و نیز اختلاف دمای میان نقاطی از محور لولة گرما را ارائه کردند. علاوه بر آن، به منظور تائید اعتماد پذیری مدل، داده های تجربی با نتایج یک مدل تحلیلی پیشرفته مقایسه شدند. همچنین، یک آرایة MHP سیلیکونی مویرگی توسط لونای و دیگران[13] برای افزایش سطح مقطع عبورجریان سیال طراحی شد تا افت فشار سیال تقلیل یابد. در مقایسه با یک ویفر سیلیکونی مسطح، این ترکیب بندی از MHP بهبود قابل توجهی را در هدایت حرارتی موثر به نمایش گذاشت، که که بطور تجربی به اثبات رسید.
علاوه بر مطالعات تجربی، مدل های عددی و تحلیلی بسیاری برای مطالعة رانمدمان حرارتی پایدار و گذرا و همچنین طراحی های هندسی بهینة MHP ها تدوین گردیدند[13-21]. بابین و دیگران [9] مدلی یک بعدی و پایدار را برای یک MHP سادة ذوزنقه ای شکل تدوین کردند تا اثرات ابعاد مشخصه ای بسیار کوچک را بر روی روش های مدل سازی لولة گرمایی پایدار بررسی کنند. سپس، یک آزمایش پایدار بر روی لوله های گرمایی مسی و نقره ای برای اعتبار سنجی مدل نظری اجرا شد. سامان و هدی [14] نمونه ای از شبیه سازی تحلیلی از یک MHP بشکل V ارائه کردند. این مدل برای مطالعة آثار پارامترهای عملکردی بر کارایی MHP بکار رفت، و طول «درای-اوت» را در ورودی های حرارتی مختلف پیش بینی کرد. علاوه بر آن، سامان [15] مدلی را برای انتقال حرارت و سیالات در یک MHP تقویت شده به روش الکتروهیدرودینامیکی (EHD) ارائه کرد که در آن نیروهای کولنی و دی الکتروفورتیک در نظر گرفته شده بودند. مشاهده شد که گرمای ورودی بحرانی با تشدید میدان الکتریکی تقویت و طول درای اوت کوتاه می گردد، و پاسخ های عددی با موفقیت با نتایج تجربی منطبق شدند. خروستالف و فقری [16] نیز یک مدل ریاضی تشریحی از MHP را با یک شیار سه گوش تدوین کردند. مدل ایشان توضیح داد که نسبت شارژ مایع، زاویة تماس مرطوب کمینه، و تنش های برشی در سطح مشترک مایع/بخار در پیش بینی ظرفیت انتقال حرارت بیشینه و مقاومت حرارتی اهمیت بسزایی دارند. بر اساس یک مدل یک بعدی پایدار، کو و دیگران [17] تاثیر یک سطح عملکردی با الگوی توزیع زاویة تماس نردبان محوری را بر راندمان حرارتی یک MHP سه وجهی تحلیل کردند. نتایج شبیه سازی نشان داد که در مقایسه با MHP متعارف با سطحی دارای الگوی توزیعی زاویة تماس یکنواخت، یک MHP با سطح عملکردی در شرایط مساوی از هدایت حرارتی موثر بهتری برخوردار است.سبحان و دیگران [18] مدلی عددی از جریان بخار و سیال در یک لولة میکروگرمایی با شیارهای سه گوش را ارائه دادند. الگوی توزیع سرعت، فشار، و دمای بخار و مایع در شرایط گذار و پایداری بدست آمد. سامان و دیگران [19] یک مدل یک بعدی گذرا برای جریان سیال و انتقال حرارت لوله های گرمایی با میکروشیارهای سه گوش محوری را تدوین کردند که الگوی توزیع دمای دیوارة پایدار را پیش بینی می کرد. و یک مدل پیشرفته با توجه به تنش برشی در سطح مشترک مایع/ بخار، ضمن تفکیک میان فشار و گرمای محسوس زیرلایة جامد نیز ارائه گردید [20]. برای مطالعة آثار طراحی هندسی بر عملکرد حرارتی یک MHP شیار ستاره ای، یک مدل ریاضی پایدار و یک بعدی توسط هانگ و دیگران ابداع گردید[22]. این مدل را می توان برای ظرفیت جابجایی حرارتی و سطح متناظر شارژ بهینة سیال کاری در طراحی های هندسی و شرایط کاری مختلف بکار برد. نتایج نشان دادند که، با افزایش تعداد گوشه ها، عملکرد MHP رو به زوال می رود. و در عین حال مشاهده شد که افزایش در طول کلی MHP موجب کاهش در ظرفیت جابجایی حرارتی آن می گردد.
علیرغم حجم معتنابه تحقیقات بعمل آمده بر روی MHP ها، عملکرد حرارتی و هیدرودینامیکی گذرای MHP ها به اندازة کافی مورد مطالعه قرار نگرفته است. مدل سازی های نظری حاضر از الگوهای توزیع فشار و دمای گذار در MHP ها [18,19]، بجای کل فرآیندهای مزدوج انتقال گرما و جرم در میان مجموعة گاز، مایع، و جامد حاضر در MHP، تنها فرآیندهای انتقال زوج حرارت و جرم را در میان گاز و مایع [18] یا جامد و مایع [19] در نظر گرفته اند. علاوه بر آن، عبارت حاضر در مدل های در دسترس [18,19] برای ارزیابی شار جرمی در حین فرآیند تبخیر و میعان، خصوصا در شرایط نرخ انتقال جرم پائین چندان معتبر نمی باشند [23]. علی الخصوص، فقدان ابزارهای موثر برای ارزیابی کمی عملکرد گذرای MHP ها همچنان پابرجاست.
بنابراین، تحقیق حاضر با تدوین یک مدل گذرا، ضمن توجه به کل فرآیندهای انتقال گرما و جرم در میان گاز، مایع، و جامد و همچنین انتقال حرارت محوری در دیوارة لولة گرمایی تحلیلی عددی از عملکرد حرارتی و هیدرودینامیکی یک لولة میکروگرمایی با شیارهای سه وجهی را به انجام می رساند. روش محاسباتی در ارزیابی شار جرمی در حین تبخیر و میعان نیز در این مدل بهبود یافته است. الگوهای دمای دیوارة گذرا در طول MHP، و الگوی توزیع ناپایدار شعاع مویینگی و سرعت مایع در MHP ارائه و به بحث گذاشته شده اند.خصوصا، با الهام از مقدمات نظریة کنترل به منظور تحقق ارزیابی کمی ویژگی های گذار (به عنوان مثال، سرعت واکنش گذرا، پایداری، و غیره) مسائل ترمودینامیکی از قبیل جوشش حوضچه ای [24]، جریان سیال گرمایی در شبکه های مویرگی [25]، و نظایر آن، نظریة شناسایی سیستم (بخش مهمی از نظریة کنترل) در اینجا برای ارزیابی کمی عملکرد گذرای MHP ها معرفی می شوند.