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Título: Investigação experimental e análise numérica da transferência de calor em um dissipador de calor aletado
Título(s) alternativo(s): Experimental investigation and numerical analysis of heat transfer in a finned heat sink
Autor(es): Maschietto, Victor Camilo Levartoski
Orientador(es): Alves, Thiago Antonini
Palavras-chave: Aparelhos e materiais eletrônicos
Calor - Transmissão
Simulação (Computadores)
Otimização matemática
Análise numérica
Electronic apparatus and appliance
Heat - Transmission
Computer simulation
Mathematical optimization
Numerical analysis
Data do documento: 21-Set-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Citação: MASCHIETTO, Victor Camilo Levartoski. Investigação experimental e análise numérica da transferência de calor em um dissipador de calor aletado. 2018. 127 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2018.
Resumo: Equipamentos eletroeletrônicos precisam dissipar calor durante o seu funcionamento para que as temperaturas alcançadas sejam mantidas dentro dos limites de operação. Altas temperaturas de operação podem danificar os equipamentos por meio de difusão nos materiais, descolagem de partes ou tensões térmicas. Para evitar estes danos, dissipadores de calor devem ser utilizados, para manter as temperaturas em níveis seguros e aceitáveis. Os mais comumente utilizados são os dissipadores de calor aletados, chamados também apenas de aletas. Estas superfícies estendidas podem ser utilizadas tanto em convecção natural, como também em convecção forçada. Neste contexto, visando analisar a transferência de calor em componentes periféricos de computadores como placas mãe e placas de vídeo, são realizadas simulações numéricas e testes experimentais de transferência de calor em um modelo aproximado destes componentes, através do uso de dissipadores de calor aletados em convecção forçada, promovida pelo uso de um ventilador comercial que também se encontra na biblioteca do software ANSYS/IcepakTM. Isto fornece uma condição de simulação mais realística, fornecendo dados confiáveis para comparações entre a simulação numérica e o teste experimental realizado em bancada. Os resultados obtidos da análise experimental foram comparados com os resultados das simulações numéricas e apresentaram uma concordância satisfatória. O método numérico foi utilizado para estudos de otimização geométrica do dissipador de calor, que apresentou a melhor configuração do conjunto de aletas para cada faixa de escoamento.
Abstract: Electronic equipment must dissipate heat during its operation so that the temperatures reached are kept within the operation limits. High operating temperatures can damage the equipment through diffusion in materials, part take-off or thermal stress. To avoid these damages, heat sinks should be used, to keep temperatures at safe and acceptable levels. The most commonly used are finned heat sinks. These extended surfaces can be used both in natural convection as well as in forced convection, which promotes the removal of higher rates of heat. In this context, in order to analyze the heat transfer in peripheral components of computer such as motherboards and video cards, this work performs numerical simulations and experimental tests of heat transfer in an approximate model of these components, through the use of finned heat sinks in forced convection, promoted by the use of a commercial fan that is also in the IcepakTM library. This provides a very realistic simulation condition, providing reliable data for comparisons between the numerical simulation and the experimental bench test. The results obtained from the experimental analysis were compared with the results of the numerical simulations and showed a satisfactory agreement. The numerical method was used for geometric optimization studies of the heatsink, which presented the best configuration of the set of fins for each flow range.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3561
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