Transferência de calor durante ebulição convectiva em dissipador de calor microaletado - Andrade, Bruno [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023)
O desenvolvimento e aprimoramento de tecnologias que envolvam alta capacidade de processamento segue dependente de avanços e inovações na área de gerenciamento térmico e resfriamento, o que torna de extrema importância pesquisas e trabalhos nessas áreas. Neste contexto, a ebulição convectiva é uma alternativa atrativa devido a sua capacidade de dissipar altas taxas de calor, bem como a sua versatilidade, podendo ser aplicada em dispositivos de tamanho reduzido. Dessa forma, o presente trabalho analisou o comportamento da transferência de calor durante a ebulição convectiva do HFE-7100 no interior de em um dissipador de calor baseado em microaletas quadradas, as quais foram fabricadas por meio de microfresamento sobre uma superfície de cobre. Foi estudado um arranjo geométrico de microaletas (com altura de 160 µm) alinhado, para duas velocidades mássicas diferentes (1000 e 1200 kg/m²s) e dois níveis de subresfriamento do fluido na entrada do dissipador (10 e 20 °C). Assim, realizou-se uma análise do desempenho térmico (por meio das curvas de ebulição e Coeficiente de Transferência de Calor, CTC) e fluidodinâmico (por meio da perda de pressão) do dissipador de calor durante a ebulição convectiva. Um menor subresfriamento do fluido na entrada do dissipador de calor, por sua vez, pode favorecer o ganho no CTC devido aos efeitos dos mecanismos de transferência de calor da ebulição nucleada, observa-se o fenômeno de secagem da superfície em fluxos de calor bem mais baixos. Por fim, quanto aos aspectos fluidodinâmicos, a presença de vapor sobre a superfície faz a queda de pressão aumentar exponencialmente na região bifásica.

The development and improvement of technologies involving high processing capacity remain dependent on advances and innovations in thermal management and cooling; thus, research and work in these areas are fundamental. In this context, convective boiling is an attractive alternative due to its ability to dissipate high heat rates and its versatility, allowing it to be applied in devices of reduced size. Thus, this work analyzed heat transfer behavior during the convective boiling of HFE-7100 inside a heat sink based on square microfins manufactured by the micro-milling process. An aligned arrangement of microfins (160 µm high) was studied for two different mass velocities (1000 and 1200 kg/m²s) and two subcooling levels of the fluid at the inlet of the heat sink (10 and 20 °C). Thus, an analysis of the thermal performance (through boiling curves and Heat Transfer Coefficient, HTC) and fluid dynamics (through pressure loss) of the heat sink during convective boiling was carried out. Lower subcooling positively affects the HTC due to the effects of the heat transfer mechanisms of the nucleated boiling, mainly for samples with a smaller height of the microfins due to the confinement effect of the vapor bubbles; however, the dryout phenomenon is observed at much lower heat fluxes. Finally, regarding the fluid dynamic aspects, vapor on the surface causes an exponential increase in the pressure drop for the twophase region.
Heat transfer during boiling convective in microfinished heat sink
Keywords: Ebulição convectiva; Transferência de calor; Queda de pressão; Flow boiling; Heat transfer; Pressure drop