Análise experimental e desenvolvimento de um modelo numérico simplificado para um trocador de calor compacto para resfriamento de componentes eletrônicos

Abstract

This work presents a modeling for a heat exchanger that operates through the boiling of a working fluid, aiming to analyze the temperature distribution when used together in electronic systems, since the electronic components are getting smaller and dissipating more heat. The heat exchanger studied is known as vapor chamber. A numerical analysis using a simplified model of thermal conductivities is performed. This model is created to be used in ANSYS FLUENT® software. The vapor chamber is represented by several blocks, each with effective thermal conductivity, and the contribution of each block in the total heat transfer is investigated. Since overall thermal performance depends on the thermal conductivity of each block, an evaluation can tell which blocks contribute for better efficiency in heat exchange. The experiments provide the necessary data to be inserted in the numerical model, so that, the temperature profile can be found. This model is adequate for monitoring of problems that involve failures in electronic components due to high temperature

Este trabalho apresenta uma modelagem para um trocador de calor que opera através da ebulição de um fluido de trabalho, objetivando analisar a distribuição de temperatura quando utilizado em conjunto nos sistemas eletrônicos, visto que os componentes eletrônicos estão cada vez menores e dissipando muito mais calor. O trocador de calor estudado é conhecido como vapor chamber. Uma análise numérica utilizando um modelo simplificado de condutividades térmicas é realizada. Este modelo é criado para ser utilizado no software ANSYS FLUENT®. A vapor chamber é representada por vários blocos, cada um com uma condutividade térmica efetiva, e a contribuição de cada bloco na transferência de calor total é investigada. Uma vez que o desempenho térmico global depende da condutividade térmica de cada bloco, a avaliação pode dizer quais blocos contribuem para uma melhor eficiência na troca de calor. Os experimentos fornecem os dados necessários para serem inseridos no modelo numérico e, desta forma, o perfil de temperatura pode ser encontrado. Este modelo é adequado para a monitorização de problemas que envolvem falhas em componentes eletrônicos devido à alta temperatura