相变材料

相变材料方向（PCM）的电子元件的瞬态热管理☆为基础的散热片

王向旗，阿伦学Mujumdar、，克里斯托弗邑

机械工程学院，新加坡国立大学，10肯特岭畔，新加坡，119260，新加坡署提供在线2007年4月25日

摘要

相变材料（PCM）的为基础的散热片，一个传统，挤压铝散热器组成的嵌入式适当PCM的，可能会被用于移动电子设备的冷却，如个人数字助理（PDA）和笔记本电脑是间歇操作使用。在这些移动设备的使用，改变方向时。阿进行了数值研究，研究合并后的冷却系统热性能的散热片定位效应以确定它是否影响到一个PCM的冷却系统热性能显着。© 2007爱思唯尔版权所有。

关键词：散热片;相变材料;电子冷却;取向

1。介绍热管理是在为移动设备的先进微处理器开发的最重要瓶颈之一[1]，如个人数字助理（PDA），移动电话，笔记本电脑，数码相机等，这些都是间歇操作。龚和Mujumdar [2-4]进行了研究，对传热的数值在融化和冻结相变材料单个和多个系列。Casano和皮瓦[5]研究了一个平面周期相变过程的数值模拟和实验的PCM板。吉吉和盖伊[6]研究解析一维凝固和一体积均匀发电板熔化。低导热系数呈现中成药在PCM的为基础的电子冷却系统设计的重大挑战。为了克服这个缺点，研究人员已经提出了各种强化传热技术如分区/鳍，石墨/

金属矩阵，分散在PCM高导电粒子，微相变材料[7,8]封装使用。使用的PCM型散热片是一个冷却电子设备的应用程序，如帕尔和Joshi [9]讨论effectiveway。潭及曹公[10]实验研究了用热降温ofmobile存储单元与N -二十烷在单位内填写的电子设备。克里希南等。[11]提出一种混合散热片相结合的活动板翅沉浸在一种被动的PCM尖端散热器。利用二维非定常理事能量方程，Akhilesh等尺度分析。[12]提出了设计程序，以最大限度地热能量储存和一热一元素复合散热器，PCM和高导电基体材料组成的接收器的运行时间。最近，国际通信传热传质34（2007）801-808 /定位/ ichmt的AR维文和S. Jayanti☆沟通。⁎通讯作者。E - mail地址：mpeasm@.sg（作为Mujumdar）。0735-1933 / $ - 见前面的问题© 2007爱思唯尔版权所有。分类号：10.1016/j.icheatmasstr ansfer.2007.03.008

X.-Q.王等人。/在传热传质34（2007）801-808国际通信

A 孔隙度函数

A，B 平均常熟

C 的比热常数，

Cp 比热J/KgK

G 引力矢量m/s2

ΔH潜热焓，J/Kg

H的散热片，

h散热片厚度mm，

h 具体传热系数W/m2 K

ħ具体的热焓

hb散热片底板的高度，

hf高频毫米翅片高度，

k 表导热系数，W/m K

L散热片的长度，

D PCM的宽度mm，

L末端宽度mm，

Q热通量，W/m2

S势头源温差，

ΔT温差，

T时间，

U 速度m/s

X 坐标m

希腊符号

α在多相介质体积分数

β热膨胀系数，1 / K

χ维规模

μ维粘度kg/m s

ϕ液体分数

ρ密度, kg/m3

ε液体分数常数

0初始值

下标

I组件

L 液相的PCM

m 融化

max 最大值

n融化n个阶段

w墙体底部散热片

Kandasamy等。[13,14]也研究了使用在便携式电子设备热控制中的应用相变材料的可行性。王等人。[15]研究了PCM的数值为基础的散热片两相模型和审议了关于合并后的冷却系统热性能的一些重要参数如PCM体积分数，温度差，身体规模和PCM性能，效果，。相变过程模拟提出了一个重大的挑战，由于复杂的非线性方程。一些重要的因素，一般在以往的研究忽视，需要纳入了数值分析，如在熔体由于密度差异，由于体积膨胀相变，在液相对流和固体议案。对移动设备的方向一定会改变时间要在使用过程中的时间。因此，作者的定位效应之前，必须检查这种混合冷却系统的实际应用。这项研究是为了克服上述局限性，并解决完成二维守恒方程，研究设置了一个PCM的冷却系统热性能的散热器的定位效果。2。模型与分析结合模拟二维物理模型示意图如图所示。1。散热器是由铝和空洞内举行了坚实的PCM。散热器的假设单位是22mmwide（L）和12mmhigh与2mmthick（Hb）的温度均匀，Tw的底基（高）。五1mmthickness铝幕墙（毒素）分成四个腔散热器等宽，英镑的相变材料在铝合金外壳充满了在10毫米高（HT）的散热片腔特定的高度。顶面全部是封闭的，以防止在各个方向的PCM熔化泄漏蛀牙。考虑到在融化的PCM扩展，PCM是不能完全填补了腔，因此剩下的体积是由空气所。这意味着空中阶段将在中成药融化为液体膨胀容积压缩。因此，据推测，热之间的PCM和基础，以鳍转让，端壁和包埋的空气。继Shatikian 等人的建议。[16]，一个相对小的PCM型散热器选择，因为这种系统是目前散热片的冷却电子元件的应用。为了描述与运动的内部接口，但没有相互渗透的两种流体的PCM -风系统，体积的流体（流体体积）模型已成功用于[17]。考虑到铸造过程中的空气压缩，可压缩模型

必须被包括在内。因此，方程（连续性，动量和能量方程，分别）用于该混合动力系统建模

其中αn是第n个流体的，在计算单元，ρn，千牛的体积分数，μn的密度，导热系数，和第n个流体动力粘度分别。锡，我是momentumsource来说，这等于空气相为零，

石蜡性质，铝，空气

同时，给出了一个硅=-（φ）PCMphase用户界面。其中A（φ）是“孔隙度函数”的布伦特等定义。[18]使动量方程式模拟在多孔介质的流动卡曼- Kozeny方程：与ε= 0.001和C = 105 [18]（φ）= C的（1 -φ2）/（φ3+ε）。此外，用户界面是速度分量，西安是一个直角坐标，h为比焓定义为高=∫Tref的HREF + T cpdT，和焓的变化，由于相变φΔH在参考温度Tref，CP是比热，焓是PCM的潜热ofmelting，φ是相变过程中的温度超过TsolidusbTbTliquidus 范围内出现的液体部分。如表1所示，空中阶段，其密度取决于其温度。固相对于铝，恒热物理性质指定。相对于PCM的相变过程中考虑计算的连续性，密度可表示为