دانلود مقاله ترجمه شده تخلیه شار گرمایی فوق بالا با استفاده از محیط متخلخل فلزی زینتر

آزمایشات انتقال حرارت با استفاده از مواد متخلخل گوناگون به منظور اثبات امکان پذیری حذف شار گرمایی فوق العاده بالا (چند دوجین MW/m2) انجام شده اند. محیط های متخلخل استفاده شده در این آزمایش برنزهای زینترشده ذره ای و مواد مسی زنیتر شده مسی هستند که رسانندگی بالایی دارند و هر یک از آنها می توانند پخش گرمایی در ماده متخلخل را افزایش دهند. از آزمایشات انتقال حرارت با استفاده از یک نوع جت قوسی پلاسمای منتقل نشده بعنوان منبع شار گرمایی بالا، حذف پایای گرما به مقدار 66.0 MW/m2 با استفاده از محیط متخلخل برنز با اندازه حفره 100 μm و تخلخل 0.38 اثبات شد. به علاوه، درنتیجه ی ارزیابی عملکرد حذف گرما برای محیط های گوناگون متخلخل فیبر مسی، تخلخل از 0.5 تا 0.7 متغیر بود و قطر فیبر از 30  تا 90 μm تغییر می کرد. این نشان می دهد که بیشترین عملکرد خنک سازی در تخلخل 0.7 و با قطر فیبر 90 μm، از مقدار 70.0 MW/m2 تجاوز می کند و استفاده از ماده ای با تخلخل کمتر برای بهبود آهنگ تبخیر در محیط های متخلخل، سودمند است.

کلیدواژه ها: انتقال حرارت، محیط های متخلخل

1-مقدمه

اخیرا تقاضا برای روشی برای خنک سازی موثر و پایای شار گرمایی بسیار زیاد و بیش از 10 MW/m² وجود داشته است تا نه تنها نیاز به اجزای پلاسمایی در راکتورهای گداخت هسته ای را برطرف نماید بلکه نیاز به کامپیوترهای پیچیده یا کاهش اندازه چنین دستگاه هایی را به عنوان تجهیزات لیزری و دستگاه های برقی نیز ارضا نماید. با این همه روش های خنک سازی موجود در چنین محیط بارگذاری حرارتی بالا اصولا بر اساس سرعت بالا است به طوری که آنها این مشکل را دارند که تن به کاهش اندازه یا افزایش شدید حد تخلیه گرما و بازدهی حرارتی نمی دهند.

از این منظر، تودا و همکارانش دستگاه خنک سازی مبتکرانه ای را به نام "اوپوریشن" (EVAPORATION) (دستگاه حرارتی متخلخل سیال تبخیر شده) ارائه دادند که می تواند هم به شار گرمایی بالا برسد و هم چگالی توان بالایی را با به کار گیری محیط متخلخل فلزی به دست آورد و محدودیت تغییر فاز و تغییر جرم را که اصول اولیه تخلیه گرمایی هستند، به چالش بکشد. این یک سیستم تخلیه حرارتی است که عمدتا بر اساس انتقال گرمای نهان است که در آن محیط متخلخل فلزی با رسانندگی گرمایی به وجه پشت سطح بارگذاری زیاد گرما متصل می شود (شکل 1) و گرما با تبخیر ماده خنک کننده، در محیط متخلخل در خلاف جهت جریان گرمایی جریان می یابد. از آنجایی که این سیستم بطور موثر از منبع تغذیه سیال فعال که با اثر مویینگی ایجاد می شود (و در ناحیه دو فازی کار می کند) و نیز انبساط ناحیه انتقال حرارت (اثر بال) استفاده می کند، افزایش شار گرمایی بحرانی ممکن می شود...