کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
7054237 1458016 2018 12 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Development and validation of a semi-empirical model for two-phase heat transfer from arrays of impinging jets
ترجمه فارسی عنوان
توسعه و اعتبار یک مدل نیمه تجربی برای انتقال حرارت دو مرحله ای از آرایه های جت های مجهز
کلمات کلیدی
ترجمه چکیده
ضربه گیر جت دو فاز یک فن آوری خنک کننده جمع و جور است که باعث تخلیه جریان بالای حرارت در کاهش فشار قابل کنترل می شود و کاربردهای آن در الکترونیک خنک کننده و ماژول های سرور است. مجموعه گسترده ای از پارامترهای هندسی و شرایط عملیاتی که تعیین رفتار انتقال حرارت از سیستم های جابجایی جت را فراهم می کند سطح جذاب انعطاف پذیری طراحی. در مطالعه حاضر، یک روش نیمه تجربی برای پیش بینی انتقال حرارت از آرایه ها از جت های مایع است که تحت تاثیر تغییر فاز قرار می گیرند. در رویکرد مدل سازی توسعه یافته، آرایه جت به سلول واحد متمرکز بر روی هر سوراخ تقسیم می شود که فرض می شود به طور یکسان رفتار می کنند. بر اساس مشاهدات آزمایشی قبلی، سطح نفوذ در هر سلول واحد به دو منطقه متمایز تقسیم می شود: یک منطقه انتقال حرارت تک فاز به طور مستقیم تحت جت و یک منطقه انتقال حرارت جوش اطراف در طول حاشیه. همبستگی انتقال حرارت تک فاز و جوش موجود در ادبیات برای تخمین توزیع ضریب انتقال حرارت در هر منطقه استفاده می شود و میانگین دمای سطح سلول واحد از طریق میانگین محاسبه می شود. تجزیه و تحلیل انجام شده است تا نشان دهد که خروجی های مدل حساس به همبستگی ضریب انتقال حرارت که به عنوان ورودی استفاده می شود، با انتخاب بر اساس ورودی جریان شار حرارتی و حالت عملیاتی مورد انتظار حساس است. آزمایش ها برای تأیید پیش بینی های عملکرد حرارتی میانگین می باشد. نتایج مدل نیز در مقایسه با داده های تجربی در ادبیات مقایسه می شود. رویکرد مدل سازی نیمه تجربی در این کار موفقیت آمیز نشان دهنده حالت های مختلف انتقال حرارت و انتقال است که در طی جابجایی دو مرحله ای رخ می دهد. مکان انتقال به جوش پیشبینی شده توسط مدل با مشاهدات تجربی قبلی جبهه جوش درون درونی با افزایش شار گرما سازگار است. اختلاف دمای پیش بینی شده بین سطح و ورودی جت در تمام مقایسه های تجربی، میانگین خطای درصد مطلق 88/3٪ است. رویکرد مدل سازی پیشنهادی نشان داده شده است که یک ابزار عملی در توسعه دستگاههای جرمی جرمی دو مرحله ای است که اجازه می دهد اکتشاف پارامتری در فضای طراحی گسترده وجود داشته باشد.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی شیمی جریان سیال و فرایندهای انتقال
چکیده انگلیسی
Two-phase jet impingement is a compact cooling technology that provides high-heat-flux dissipation at manageable pressure drop, with applications in cooling power electronics and server modules. The extensive set of geometrical parameters and operating conditions that determine the heat transfer behavior of jet impingement systems provide an attractive level of design flexibility. In the present study, a semi-empirical approach is developed to predict heat transfer from arrays of jets of liquid that undergoes phase change upon impingement. In the modeling approach developed, the jet array is divided into unit cells centered on each orifice that are assumed to behave identically. Based on prior experimental observations, the impingement surface in each unit cell is divided into two distinct regions: a single-phase heat transfer region directly under the jet, and a surrounding boiling heat transfer region along the periphery. Single-phase convection and boiling heat transfer correlations available in the literature are used to estimate the heat transfer coefficient distribution in each region, and the mean surface temperature of the unit cell is estimated via area-averaging. An analysis is performed to show that the model outputs are sensitive to the heat transfer coefficient correlations used as inputs, with the choice depending on the heat flux input and the expected operating regime. Experiments are performed to validate the area-averaged thermal performance predictions. The model results are also compared against experimental data in the literature. The semi-empirical modeling approach developed in this work successfully represents the different heat transfer modes and transitions that occur during two-phase jet impingement. The location of transition to boiling predicted by the model is consistent with prior experimental observations of an inward-creeping boiling front with increasing heat flux. The predicted temperature difference between the surface and the jet inlet across all experimental comparisons has a mean absolute percentage error of 3.88%. The proposed modeling approach is demonstrated to be a practical tool in the development of two-phase jet array impingement devices, allowing for parametric exploration across the expansive design space.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: International Journal of Heat and Mass Transfer - Volume 124, September 2018, Pages 782-793
نویسندگان
, , , ,