Desenvolvimento de mini termossifões híbridos em circuito para aplicações em componentes eletrônicos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Almeida, Janyara Cecília Pacheco de
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/227215
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2021.
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spelling Universidade Federal de Santa CatarinaAlmeida, Janyara Cecília Pacheco deMantelli, Márcia Barbosa HenriquesFlórez Mera, Juan Pablo2021-08-23T14:09:19Z2021-08-23T14:09:19Z2021372709https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/227215Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2021.Neste trabalho, realizou-se uma investigação teórica e experimental a fim de estudar o desempenho térmico de quatro Mini Termossifões Híbridos em Circuito (MTHCs). Duas geometrias foram propostas e cada uma com duas versões que se diferenciavam entre si em dimensões geométricas e quantidade de fluido de trabalho. Uma revisão bibliográfica do estado da arte de mini tubos de calor e termossifões em circuito, bem como os princípios de funcionamento desta tecnologia, foi apresentada. Desenvolveu-se um modelo teórico baseado na analogia entre circuitos de resistências elétricas e térmicas para determinar as resistências térmicas de operação e de condução dos dispositivos desenvolvidos. Protótipos dos MTHCs foram construídos no LABTUCAL/UFSC e a descrição do processo de fabricação, bem como do processo de união por difusão, é apresentada. Os testes foram realizados em duas etapas: teste individuais e integrados, respectivamente. A primeira etapa, consistiu em testes individuais com a primeira versão de cada dispositivo, visando definir o melhor fluido de trabalho e volume de enchimento baseado no desempenho térmico dos protótipos. Já na segunda etapa, integrou-se os quatro MTHCs em uma placa de resistores, a fim de estudar o comportamento térmico quando submetidos à cinco inclinações diferentes e três temperaturas de banho térmico (-25, 20 e 70°C). Os dados experimentais de resistência térmica foram comparados com os teóricos, a fim de validar o modelo teórico desenvolvido. Resultados experimentais dos testes individuais mostraram que o melhor volume de enchimento ocorria quando o volume total do evaporador era somado a 50% do volume da linha de líquido. Além disso, na primeira etapa de testes foi possível identificar o funcionamento dos MTHCs tanto em circuito, quanto como dois termossifões em paralelo. Observou-se também uma redução de até 77% da resistência térmica de um dos dispositivos testados, o MTHC1.1. Nos testes integrados, a operação dos dispositivos mesmo em inclinações adversas à ação da gravidade, indicou que os termossifões poderiam estar funcionando também como tubos de calor, com os cantos vivos dos canais de vapor e líquido desempenhando o papel de estrutura capilar, bombeando o fluido de volta ao evaporador. Com exceção do MTHC1.2, que não apresentou comportamento adequado nos testes integrados, os dispositivos foram capazes de operar satisfatoriamente, como refletido pelas curvas de resistência térmica de operação. O modelo teórico foi validado experimentalmente através da sua comparação com os dados obtidos dos testes individuais e integrados. Por fim, conclusões obtidas no presente trabalho e sugestões para desenvolvimentos complementares são apresentadas.Abstract: In this work, a theoretical and experimental investigation was carried out in order to study the thermal performance of four Hybrid Mini Loop Thermosyphons (HMLTs). Two geometries were proposed, each one with two versions with different geometries and amounts of working fluid. A review about the state of the art of mini loop heat pipes and loop thermosyphons, as well as the operating principles of this technology, was presented. A theoretical model was developed based on the analogy between electrical and thermal resistance circuits to determine the operating and conducting thermal resistances of the devices developed. Prototypes of the HMLTs were built at LABTUCAL / UFSC and a description of the manufacturing process, as well as of the diffusion bonding process, is presented. The tests were performed in two stages: individual and integrated. The first step, consisted of individual tests with the first version of each device, defining the best working fluid and filling volume, based on the thermal performance of the HMLTs. In the second stage, the four prototypes were integrated into a resistor plate, in order to study the thermal performance at five different inclinations and three thermal bath temperatures (-25, 20 and 70 ° C). The thermal resistance experimental data were compared with the theoretical predictions, in order to validate the theoretical model developed. Experimental results from individual tests showed that the best filling volume was observed for the total volume of the evaporator plus 50% of the volume of the liquid line. In addition, even in the first testing stage, it was possible to identify the operation of HMLTs both as a circuit and as two thermosyphons in parallel. A reduction of up to 77% of the thermal resistance of one of the tested devices, denominated as MTHC1.1, was observed. In the integrated tests, the operation of the devices, even at adverse inclinations relative to gravity, indicated that the thermosyphons could also be functioning as heat pipes, with the sharp corners of the vapor and liquid lines playing the role of capillary structure, pumping the fluid back to the evaporator. Except for MTHC1.2, which did not show adequate performance in the integrated tests, the devices were able to operate as two-phase devices, in view of their satisfactory operating profiles, reflected by the operation thermal resistance curves. The theoretical model was validated experimentally through its comparison with the data obtained from the individual and integrated tests. Finally, conclusions obtained in the present work and suggestions for further developments are presented.228 p.| il., tabs.porEngenharia mecânicaTubos de calorTermossífõesDesenvolvimento de mini termossifões híbridos em circuito para aplicações em componentes eletrônicosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALPEMC2166-D.pdfPEMC2166-D.pdfapplication/pdf18090303https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/227215/-1/PEMC2166-D.pdffb9dd746efc884e2a27d108b94110a05MD5-1123456789/2272152021-08-23 11:09:19.593oai:repositorio.ufsc.br:123456789/227215Repositório de PublicaçõesPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732021-08-23T14:09:19Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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