Autor

Pablo A. De Oliveira


Orientador

Jader Riso Barbosa Jr.


Data de publicação

15/02/2016


Categoria

#Teses

Resumo

O funcionamento e a confiabilidade de componentes eletrônicos dependem do seu gerenciamento térmico visto que temperatura é o principal vetor de falha operacional nestes sistemas. A crescente complexidade no projeto de componentes eletrônicos associada ao aumento do consumo de potência e à contínua redução de escala colocam o gerenciamento térmico de dispositivos eletrônicos como um dos maiores desafios para inovação tecnológica em transferência de calor. Assim, novos conceitos são necessários tais como o emprego de sistemas de refrigeração por compressão mecânica de vapor, que estão entre as mais promissoras tecnologias de resfriamento ativo. A presente tese introduz um novo aparato para o resfriamento de componentes eletrônicos que opera integrado a um sistema de refrigeração compacto e combina o dispositivo de expansão e o evaporador em uma mesma unidade de resfriamento. A técnica de resfriamento é baseada em jatos bifásicos incidentes sobre uma superfície aquecida. Uma bancada experimental que opera com um compressor linear compacto e utiliza R-134a puro como fluido refrigerante foi projetada e construída. Um calorímetro foi desenvolvido para verificação indireta do fechamento dos balanços de energia do sistema, quantificando o calor dissipado na carcaça do compressor. Os desempenhos térmicos do evaporador de jatos bifásicos e do sistema de refrigeração foram avaliados para várias condições operacionais. Uma análise termodinâmica foi conduzida envolvendo diferentes métricas de desempenho. Experimentos foram realizados com um único bocal e com múltiplos bocais de atomização. A influência dos seguintes parâmetros foi quantificada: (i) carga térmica aplicada, (ii) diâmetro do orifício do bocal, (iii) distância do bocal à superfície de incidência, (iv) temperatura do reservatório quente e (v) deslocamento linear do pistão do compressor. Em condições de operação para as quais a razão de pressão do sistema variou de 1,4 a 2,2, o evaporador de jatos bifásicos foi capaz de remover cargas térmicas de até 160 W e 200 W em uma superfície com 6,4 cm² de área utilizando configurações de jatos único e múltiplos, respectivamente. Para estes casos, a temperatura da superfície foi mantida abaixo de 40°C e coeficientes de transferência de calor de 14.000 a 16.000 W/(m²K) foram atingidos.

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