Dissertação

{pt_PT=Development of a Custom Made Condenser for a Two-Phase Thermosyphon CPU Cooling System} {} EVALUATED

{pt=Este trabalho tem como objetivo desenvolver e caracterizar um condensador personalizado arrefecido a ar para ser implementado num sistema de arrefecimento em termossifão baseado na ebulição e condensação de um fluido dielétrico - HFE-7000. Este cooler é projetado para ser aplicado num CPU de secretária capaz de dissipar até 250W. Foi realizada uma simulação numérica para definir as dimensões do condensador e também para efetuar um estudo paramétrico na geometria da alheta. O calor transferido para o ar foi analisado com base no factor de Colburn (j) e o factor de Fanning (f) foi utilizado para analizar as perdas de carga. Um estudo experimental foi realizado numa instalação de ensaio para analisar a aplicabilidade, avaliando a efectividade do condensador e o seu efeito na resistência térmica do sistema de arrefecimento. Um permutador de calor com multi-alhetas em grelha e com miolo de dimensão 110x120x22mm, que foi o resultado da simulação numérica, foi fabricado e testado experimentalmente. O condensador foi caracterizado em refluxo e circulação, em regime estacionário e transiente. Nesta actividade experimental outros parametros como a inclinação do condensador, o efeito de microestrururação da superficie do evaporador e o efeito da orientação da superfície também foram estudados de modo a avaliar o seu impacto no desempenho do sistema de arrefecimento, incorporando o novo condensador projetado. Baseado nesta análise, o sistema final em termossifão com o condensador em circulação apresenta melhores resultados, R= 0.275K/W para q=200W com a superfície na horizontal. , en=The present work aims at the development and characterization a custom air-cooled condenser to be implemented on a thermosyphon cooling system based on pool boiling and condensation of a dielectric fluid - HFE-7000. This gravity-assisted cooler is designed to be applied on a commercially available desktop CPU, to be capable of dissipating heat loads up to 250W. A numerical simulation was performed to define the design of the condenser and also to perform a parametric sensible study. The air-side heat transfer performance was evaluated based on the Colburn factor (j) and the Fanning friction factor (f) was determined to analyze the pressure drops. An experimental study was also performed on a benchmark test facility, examining the condenser effectiveness and its effect on the overall cooling system thermal resistance. A multi-louvered fin heat exchanger with core’s size of 110x120x22mm, which was the outcome of the numerical study, was manufactured and tested in the experimental study. The condenser was characterized both in reflux and circulation, under steady-state and transient regimes. In this experimental characterization of the condenser, other parameters such as the tilt angle, effect of micro-structuring the surface on the evaporator and the effect of surface orientation were also addressed to evaluate their impact in the overall performance of the cooling system, incorporating the designed new condenser. Based on this analysis, the final thermosyphon system devised here with condenser in circulation achieved better results, R = 0.275K/W with q = 200W for horizontal surface orientation.}
{pt=Alhetas em grelha, Condensação, Arrefecimento de termossifão, Circuito fechado em termossifão., en=Louvered fins, Condensation, Thermosyphon cooling,  Closed loop thermosyphon.}

Novembro 19, 2018, 9:0

Orientação

ORIENTADOR

António Luís Nobre Moreira

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado

ORIENTADOR

Ana Sofia Oliveira Henriques Moita

Centro de Estudos em Inovação, Tecnologia e Políticas de Desenvolvimento (IN)

Especialista