Numerical investigation of the effect of flow circulation pattern and velocity on the performance of water-cooled heat sink

Authors : Seyda ÖZBEKTAŞ, Bilal SUNGUR, Bahattin TOPALOĞLU

Pages : 151-163

Doi:10.17714/gumusfenbil.910468

View : 17 | Download : 5

Publication Date : 2022-01-15

Article Type : Research Paper

Abstract :Elektronik bileşenlerin en önemli sorunları, yüksek güç tüketimi ve kısa ömürdür. Bu çalışmanın amacı, su soğutmalı ısı alıcının çalışma sürecini sayısal olarak modellemek ve bu sayede en etkili tasarımı elde etmektir. Bu kapsamda akış ve ısı transferini simüle etmek için suyun 0.25 m/s, 0.5 m/s ve 1 m/s hızlarında ve sabit hava hızında (6 m/s) farklı geçişlere sahip dört farklı geometri (Tip-A, Tip-B, Tip-C, Tip-D) dizayn edilmiştir. Sonuçlar, sıcaklık ve basınç konturları, akım çizgileri ve basınç farkı, çıkış sıcaklığı, sıcaklık farkı, havaya olan ısı transferi ve güç tüketiminin Reynolds ile değişimi grafiklerine bağlı olarak değerlendirilmiştir. Tüm analizlerde Reynolds sayısının artışıyla birlikte basınç farkı, çıkış sıcaklığı, güç tüketimi ve havaya olan ısı transferi artmıştır. Tüm modellerde suyun çıkış sıcaklıkları birbirine çok yakın olup Re=2500 için 63-65 °C, Re=5000 için 70-72 °C ve Re=10000 için 74-76 °C aralığındadır. Tüm modeller arasında Re=2500 için 63.40 °C, Re=5000 için 70.77 °C ve Re=10000 için 74.85 °C değerleriyle en düşük çıkış sıcaklığına Tip-A sahiptir. Ayrıca Tip-A, Re=2500 için 1346 W, Re=5000 için 1500 W ve Re=10000 için 1675 W değerleri ile havaya olan ısı transferi açısından diğer modellere göre daha iyi performans göstermiştir. En yüksek basınç farkı, 10000 Reynolds sayısında yaklaşık olarak 3500 Pa değeriyle Tip-A geometrisinde elde edilmiştir. Sonuçlar bütünüyle değerlendirildiğinde, Tip-B'nin ısı transferi, pompa gücü ve giriş-çıkış pozisyonları açısından kullanıma en uygun model olduğu sonucuna varılmıştır.
Keywords : Elektronik soğutma, Isı alıcı, Sıvı soğutma, Nümerik modelleme