Hcmute nghiên cứu quá trình truyền nhiệt của bộ tản nhiệt trong điều kiện mật độ dòng nhiệt không đổi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRUYỂN NHIỆT CỦA BỘ TÀN NHIỆT TRONG ĐIỀU KIỆN MẬT ĐỘ DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI S K C 0 9 MÃ SỐ: SV2012-37 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 08/2012 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGÀNH CÔNG NGHỆ NHIỆT – ĐIỆN LẠNH - - ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN Nghiên Cứu Quá Trình Truyền Nhiệt Của Bộ Tản Nhiệt Trong Đều Kiện Mật Độ Dịng Nhiệt Khơng Đổi MÃ SỐ: SV2012-37 GVHD : TS ĐẶNG THÀNH TRUNG SVTH : LẠC THÁI VINH PHẠM THẾ NHIỀU TP HCM tháng 08/2012 Luan van 08113067 08113033 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *******o0o******* *******o0o******* ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN KHOA : CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGÀNH : CÔNG NGHỆ NHIỆT – ĐIỆN LẠNH NIÊN KHÓA : 2008 – 2012 ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT CỦA BỘ TẢN NHIỆT TRONG ĐIỀU KIỆN MẬT ĐỘ DỊNG NHIỆT KHƠNG ĐỔI Ngày giao nhiệm vụ nghiên cứu khoa học: 14/05/2012 Ngày hoàn thành nghiên cứu khoa học: 20/10/2012 GVHD: TS ĐẶNG THÀNH TRUNG SVTH: LẠC THÁI VINH 08113067 PHẠM THẾ NHIỀU 08113033 Chủ nhiệm môn Giáo viên hướng dẫn ( Ký ghi rõ họ tên ) ( Ký ghi rõ họ tên ) TS LÊ XUÂN HÒA TS ĐẶNG THÀNH TRUNG SVTH: Lạc Thái Vinh – Phạm Thế Nhiều Luan van LỜI NĨI ĐẦU Lời nhóm chúng em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám Hiệu, tồn thể q Thầy Cơ trường đặc biệt quý Thầy Cô Bộ Môn Công Nghệ Nhiệt- Điện Lạnh khoa Cơ Khí Động Lực trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh tận tình dạy bảo, truyền đạt kiến thức, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em học tập nghiên cứu trường suốt thời gian qua Đặc biệt nhà trường tạo điều kiện cho chúng em làm nghiên cứu khoa học Chính điều tạo điều kiện cho chúng em tìm tòi học hỏi phát điều lạ, tiến khoa học kỹ thuật nhằm mục đích cống hiến cho khoa học kỹ thuật nước nhà củng cố kiến thức cho Nhân nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn đề tài TS Đặng Thành Trung tận tình hướng dẫn, quan tâm sâu sắc, đưa ý kiến bổ ích dụng chúng em hồn thành đề tài cách thuận lợi tốt đẹp Bên cạnh nhóm chúng em nhận giúp đỡ động viên bạn bè người thân suốt trình thực đề tài nghiên cứu khoa học Đây nguồn động viên quý báo giúp nhóm chúng em hồn thành tốt đề tài Tuy nhiên thời gian nghiên cứu hạn chế, nguồn tài liệu tham khảo chưa nhiều, chưa có nhiều kinh nghiệm khơng tránh khỏi thiếu sót Nhóm chúng em kính mong nhận thơng cảm, dạy bảo góp ý thêm quý Thầy Cơ bạn Chính dạy bảo, góp ý dó là học kinh nghiệm vơ q báo cho nhóm chúng em, làm cho đề tài nghiên cứu khoa học chúng em thêm phần hồn thiện hấp dẫn Nhóm sinh viên nghiên cứu khoa học SVTH: Lạc Thái Vinh – Phạm Thế Nhiều Luan van NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ngày…… Tháng…… Năm…… Giáo viên hướng dẫn TS Đặng Thành Trung SVTH: Lạc Thái Vinh – Phạm Thế Nhiều Luan van BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN GVHD TS ĐẶNG THÀNH TRUNG MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU PHẦN I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI PHẦN II: GIỚI THIỆU VÀ HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG VỀ PHẦN MỀM COMSOL MULTIPHYSISC Giới thiệu COMSOL Multiphysics 2.1 2.1.1 Môi trường COMSOL Multiphysics 2.1.2 Các module COMSOL 2.2 Sự hiển thị lựa chọn công cụ COMSOL 12 2.3 Sử dụng thư viện vật liệu hệ số 13 2.4 Xác định điều kiện biên 14 2.5 Cách phân lưới COMSOL 14 2.6 Lựa chọn lời giải COMSOL Multiphysics 14 2.7 Sự hiển thị kết 14 2.8 Sự lưu trữ mơ hình thư viện mơ hình 16 PHẦN III: MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 17 3.1 Giới thiệu mơ hình 17 3.2 Giới thiệu hệ thống thí nghiệm 17 3.3 Hướng dẫn sử dụng thiết bị 20 3.3.1 Cài đặc phần mềm hiển thị 20 3.3.2 Kết nối thiết bị đo 20 Phương pháp thí nghiệm, khảo sát 21 3.4 PHẦN IV: MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM 22 Mô 22 4.1 4.1.1 Trường hợp đối lưu tự nhiên 23 4.1.2 Trường hợp đối lưu cưỡng 25 4.2 Thực nghiệm 27 4.3 Nhận xét 29 PHẦN V : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 30 5.1 Kết Luận 30 5.1.1 Mô số học COMSOL Multiphysics 30 5.1.2 COMSOL Multiphysics ứng dụng truyền nhiệt lưu chất 30 5.2 Kiến Nghị 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 SVTH: Lạc Thái Vinh – Phạm Thế Nhiều Luan van BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN GVHD TS ĐẶNG THÀNH TRUNG PHẦN I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Ngày khoa học kỹ thuật giới nước ta ngày phát triển không ngừng Đặc biệt lĩnh vực công nghệ phát triển theo hướng ngày tiết kiệm lượng, nâng cao tuổi thọ cho linh kiện thiết bị Do nhu cầu lượng ngày tăng toàn cầu nguồn lượng hóa thạch có hạng ngày cạn kiệt Do vấn đề quan tâm hàng đầu nghiên cứu tản nhiệt để tăng hiệu suất giải nhiệt cho linh kiện điện tử đảm bảo khả hoạt động chúng Tuy nhiên khả giải nhiệt tản nhiệt phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: diện tích trao đổi nhiệt, vật liệu chế tạo, cấu tạo, thiết kế trao đổi nhiệt Ngoài ra, trao đổi nhiệt đối lưu hay cưỡng bức, mật độ dòng nhiệt khác loại linh kiện, thiết bị có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất tản nhiệt tản nhiệt…Ở giới hạn đề tài nên nhóm chúng tơi nghiên cứu đến “Quá trình truyền nhiệt tản nhiệt điều kiện mật độ dịng nhiệt khơng đổi” chế độ đối lưu tự nhiên đối lưu cưỡng Xuất phát từ thực tế nay, vấn đề lượng Việt nam nói riêng giới nói chung vấn đề cấp thiết quan tâm hàng đầu Do giới có nhiều nghiên cứu vấn đề như: Barba cộng [1] nghiên cứu số hoàn thiện, tổn thất áp suất, trường nhiệt độ nhiệt trở tản nhiệt micro dùng vật liệu tổng hợp Một mơ hình chiều phát triển áp dụng cho cấu trúc hình học bao gồm ống micro trịn (có khơng khí qua) gắn vào substrate hình chữ nhật Quá trình truyền nhiệt xây dựng dựa giả định dịng chảy phát triển hồn tồn đối lưu cưỡng Phía tản nhiệt nhận dịng nhiệt khơng đổi phía dùng điều kiện đoạn nhiệt Kết thu từ phương pháp số khớp với kết thu từ thực nghiệm điều kiện số Reynolds, Prandtl, Knudsen, Mach Brinkman thấp Một nghiên cứu truyền nhiệt đối lưu cưỡng qua một cánh tản nhiệt micro dạng ống thực Peles cộng [2] Các tác giả nghiên cứu tượng truyền nhiệt tổn thất áp suất cánh nghiêng tản nhiệt micro Một thể đơn giản cho toàn khả chịu nhiệt đưa ra, thảo luận thực nghiệm xác nhận Hình dáng kích thước đặc tính lưu chất ảnh hưởng đến khả truyền nhiệt; xác định việc giảm nhiệt độ đạt cách dùng tản nhiệt micro Phương thức truyền nhiệt đối lưu cưỡng kênh micro thể hiệu nghiên cứu Trong nhiều trường hợp, nguyên nhân cho gia tăng nhiệt độ bề mặt tăng lên nhiệt độ lưu chất qua tản nhiệt Đặc tính truyền nhiệt lưu chất tản nhiệt kênh micro gia nhiệt cục nghiên cứu Lelea [3], với việc trình bày mơ hình số truyền nhiệt tản nhiệt kênh micro Hầu hết ứng dụng làm mát phù hợp với phần gia nhiệt cục bộ, ảnh hưởng vị trí gia nhiệt đến nhiệt độ thuộc tính nhiệt động phân tích Chế độ dòng chảy chất lỏng chảy thành lớp nước chất lỏng làm việc xem xét Quan sát thấy phần gia nhiệt cục với thay đổi giá trị độ nhớt có ảnh hưởng mạnh đến đặc tính nhiệt thủy động lực học tản nhiệt kênh micro Hơn vị trí gia nhiệt ảnh hưởng đến đặc tính nhiệt động học trường nhiệt độ tản nhiệt kênh micro Koo Kleinstreuer [4] phân tích ảnh hưởng SVTH: Lạc Thái Vinh – Phạm Thế Nhiều Luan van BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN GVHD TS ĐẶNG THÀNH TRUNG bề mặt nhám đến truyền nhiệt ống dẫn kênh Micro Số lượng Nusselt cao thấp giá trị thông thường tùy thuộc vào điều kiện bề mặt nhám thực tế Các thông số quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất truyền nhiệt cho bề mặt nhám tương đối tỷ lệ dẫn nhiệt km / kf, so với trường hợp nhiệt song song, số Nusselt cho dòng ống thường thấp giá trị thông thường Các tản nhiệt đại chẳng hạn tản nhiệt micro ưa chuộng đạt hiệu cao có kích thước nhỏ trọng lượng bé Qua đề tài nhóm chúng tơi muốn nghiên cứu sâu vào q trình tản nhiệt tản nhiệt điều kiện mật độ dịng nhiệt khơng đổi hai chế độ đối lưu tự nhiên đối lưu cưỡng thông qua việc mơ q trình tản nhiệt tản nhiệt với điều kiện biên môi trường có mật độ dịng nhiệt khơng đổi so sánh kết với q trình thực nghiệm phịng thí nghiệm đo nhiệt độ áp suất micro có độ sai số ± 0,1% Qua q trình mô thực nghiệm ta đánh giá tầm quan trọng mật độ dòng nhiệt q tình tản nhiệt tản nhiệt Từ rút nhận xét hiệu trao đổi nhiệt tản nhiệt hai chế độ đối lưu tự nhiên đối lưu cưỡng điều kiện mật độ dịng nhiệt khơng đổi Qua nhằm tìm giải pháp chế tạo tản nhiệt phù hợp với điều kiện thực tế nước ta Nhằm nâng cao hiệu tản nhiệt cho tản nhiệt làm giảm tiêu tốn điện nâng cao tuổi thọ cho linh kiện, thiết bị điện tử vừa giải vấn đề thiếu hụt lượng ô nhiễm môi trường cho tương lai Đối tượng nghiên cứu: tản nhiệt lấy từ chipset bán cầu bắc bo mạch chủ MSI E350IA-E45 Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu trình tản nhiệt tảnh nhiệt điều kiện mật độ dòng nhiệt không đổi chế độ đối lưu tự nhiên đối lưu cưỡng với điều kiện biên thơng số mơi trường Việt Nam Qua so sánh đánh giá hiệu tản nhiệt với điều kiện biên tương ứng Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu: Tìm hiểu, nghiên cứu mẫu tản nhiệt sau cho mơ với điều kiện biên môi trường với mật độ dịng nhiệt khơng đổi hai chế độ đối lưu tự nhiên đối lưu cưỡng phần mềm mô số học COMSOL Multiphysics So sánh kết tản nhiệt mô thực nghiệm điều kiện biên Nhận xét đánh giá kết tản nhiệt từ rút tầm quan trọng mật độ dòng nhiệt trình tản nhiệt tản nhiệt Bên cạnh đề tài mơ hình thực nghiệm cho sinh viên ngành Công Nghệ Nhiệt – Điện Lạnh trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh, mơ hình nghiên cứu khoa học sở để nhóm nghiên cứu hồn thành đồ án tốt nghiệp Phương pháp phương tiện sử dụng nghiên cứu: Để giải vấn đề đề tài đặt nhóm chúng tơi sử dụng phương pháp nghiên cứu sau: SVTH: Lạc Thái Vinh – Phạm Thế Nhiều Luan van BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN GVHD TS ĐẶNG THÀNH TRUNG thực nghiệm - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với phương pháp mô Phương pháp phân tích thống kê Phương pháp mơ số học phần mềm COMSOL Multiphysics Các phương tiện nghiên cứu bao gồm: - Tài liệu chuyên ngành, tài liệu tham khảo thông qua thư viện, thầy cô, bạn bè tìm kiếm mạng Internet [7] - Tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm COMSOL Multiphysics “Mô số học COMSOL Multiphysics” [5]và “ Ứng dụng COMSOL Multiphysics truyền nhiệt lưu chất”[6] - Phần mềm mô số học COMSOL Multiphysics phần mềm thiết kế Inventer… - Bộ thí nghiệm đo nhiệt độ áp suất SVTH: Lạc Thái Vinh – Phạm Thế Nhiều Luan van BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN GVHD TS ĐẶNG THÀNH TRUNG PHẦN II: GIỚI THIỆU VÀ HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG VỀ PHẦN MỀM COMSOL MULTIPHYSISC 2.1 Giới thiệu COMSOL Multiphysics 2.1.1 Mơi trường COMSOL Multiphysics COMSOL Multiphysics có mơi trường tương tác mạnh mẽ mơ hình lời giải cho nhiều tượng khoa học kỹ thuật dựa phương trình vi phân phần (PDEs) Chương trình sử dụng quy ước quán với nhau, nên dễ dàng việc tìm hiểu, sử dụng thảo luận kết mơ Khi giải mơ hình vật lý này, COMSOL Multiphysics sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn Chương trình chạy phép phân tích phần tử hữu hạn với lưới tương ứng kiểm soát lỗi cách sử dụng cách giải số học khác Sử dụng chế độ ứng dụng này, thực nhiều kiểu phân tích bao gồm:  Các phân tích phụ thuộc vào thời gian ổn định  Các phân tích tuyến tính phi tuyến  Các phân tích phương thức Có nhiều liên kết đa vật lý cài đặc sẵn để cung cấp cho người dùng dễ sử dụng nhập ứng dụng đa vật lý phổ biến Đối với phạm vi ứng dụng chủ chốt cung cấp module tùy chọn sau: 2.1.2  Module AC/DC  Module âm học  Module kỹ thuật hóa học  Module khoa học trái đất  Module Truyền nhiệt  Module MEMS  Module RF (tần số)  Module học kết cấu Các module COMSOL Module AC/DC : Cung cấp môi trường làm việc cho mô điện từ AC/DC 2D 3D Module AC/DC công cụ hữu ích cho việc phân tích SVTH: Lạc Thái Vinh – Phạm Thế Nhiều Luan van BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN GVHD TS ĐẶNG THÀNH TRUNG  Mạch gia nhiệt Hình 3.2: Hệ thống thí nghiệm Bộ nguồn Sử dụng nguồn có đầu nối Hình 3.3: Bộ Nguồn thí nghiệm  Đầu dây nối nguồn 220V  chân nối đất  chân mass (COM)  chân dương (+V) Mạch đo áp suất, nhiệt độ Hình 3.4: Mạch đo nhiệt độ áp suất SVTH: Lạc Thái Vinh – Phạm Thế Nhiều Luan van 18 BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN GVHD TS ĐẶNG THÀNH TRUNG Thứ tự chân mạch đo nhiệt độ, áp suất  1: mass cảm biến áp suất  2, 3: dương vào nguồn  4,5: dương cảm biến áp suất (màu đỏ)  6: tín hiệu cảm biến áp suất (7) cảm biến áp suất kênh  8: tín hiệu cảm biến áp suất (vàng), (9) cảm biến áp suất kênh (trắng) Các kênh cảm biến nhiệt độ:  +10, -11: cảm biến nhiệt độ số 10  +12, -13: cảm biến nhiệt độ số  +14, -15: cảm biến nhiệt độ số  +16, -17: cảm biến nhiệt độ số  +18, -19: cảm biến nhiệt độ số  +20, -21: cảm biến nhiệt độ số  +22, -23: cảm biến nhiệt độ số  +24, -25: cảm biến nhiệt độ số  +26, -27: cảm biến nhiệt đố số  +28, -29: cảm biến nhiệt độ số  30: mass Ghi chú: Chân đối diện với chân 30, nằm phía cổng USB Sơ đồ chân mạch hình vẽ: Hình 3.5: Chú thích sơ đồ chân mạch đo nhiệt độ, áp suất SVTH: Lạc Thái Vinh – Phạm Thế Nhiều Luan van 19 BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN GVHD TS ĐẶNG THÀNH TRUNG Mạch gia nhiệt Hình 3.6: Mạch gia nhiệt Sơ đồ chân mạch hình vẽ: Hình 3.7: Sơ đồ chân mạch gia nhiệt 3.3 Hướng dẫn sử dụng thiết bị 3.3.1 Cài đặc phần mềm hiển thị Cài đặt phần mềm kết nối với phần cứng CardTMC để hiển thị điều khiển đo lên máy vi tính 3.3.2 Kết nối thiết bị đo Nối nguồn với mạch gia nhiệt: Cực dương (+V) nguồn nối với đầu dương mạch gia nhiệt, đầu âm mạch gia nhiệt nối với dây trắng-xanh Transitor Dây trắng Transitor nối với chân mạch gia nhiệt, dây xám Transitor nối với chân mạch gia nhiệt Dây vàng-nâu nối với đầu COM nguồn Hình 3.8: Sơ đồ đấu dây thiết bị SVTH: Lạc Thái Vinh – Phạm Thế Nhiều Luan van 20 BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN GVHD TS ĐẶNG THÀNH TRUNG Nối nguồn với mạch đo nhiệt độ áp suất, nhiệt độ:  Nối chân mạch áp suất, nhiệt độ nối với đầu dương (+V) nguồn  Nối chân 30 mạch áp suất, nhiệt độ nối với đầu COM nguồn  Tiến hành nối cảm biến nhiệt độ, áp suất theo hướng dẫn đầu chân giới thiệu Nối cổng USB mạch gia nhiệt mạch đo áp suất, nhiệt độ vào máy tính để hiển thị điều khiển thông qua phần mềm cài đặt 3.4 Phương pháp thí nghiệm, khảo sát Q trình thí nghiệm thực cách kết hợp vừa gia nhiệt cho tản nhiệt môi trường đối lưu cưỡng (dùng quạt) vừa kết nối với máy tính để hiển thị kết đo lên hình Hình 3.9: Q trình thí nghiệm cho tản nhiệt đèn LED SVTH: Lạc Thái Vinh – Phạm Thế Nhiều Luan van 21 BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN GVHD TS ĐẶNG THÀNH TRUNG PHẦN IV: MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM Bộ tản nhiệt đo đạt kích thước vẽ lại Inventor, tiến hành mơ phần mềm COMSOL Multiphysics Bộ tản nhiệt mô đo thực nghiệm hai trường hợp : môi trường đối lưu tự nhiên đối lưu cưỡng dùng quạt Phương pháp tiến hành gia nhiệt cho tản nhiệt nguồn nhiệt có mật độ dịng nhiệt khơng đổi q=12500 W/m2, sau đo nhiệt độ bề mặt tản nhiệt vị trí dãy cánh khác trường hợp để đánh giá khả giải nhiệt tản nhiệt 4.1 Mô Bộ tản nhiệt lấy từ chipset bán cầu bắc bo mạch chủ MSI E350IAE45 Mơ hình thiết kế phần mềm Inventor với lớp khơng khí bao quanh, sau đưa vào chương trình mơ COMSOL Multiphysics Bộ tản nhiệt làm từ nhôm đặc tính vật liệu đặc tính lớp khơng khí bao quanh chọn thư viện vật liệu có sẵn COMSOL Multiphysics Hình 4.1: Bộ tản nhiệt thứ lớp khơng khí xung quanh đưa vào COMSOL Multiphysics Điều kiện mô Nhiệt độ mơi trường 300C Mật độ dịng nhiệt khơng đổi 12500 W/m2 SVTH: Lạc Thái Vinh – Phạm Thế Nhiều Luan van 22 BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN GVHD TS ĐẶNG THÀNH TRUNG 4.1.1 Trường hợp đối lưu tự nhiên Nhiệt truyền từ gia nhiệt (thay cho chip máy tính) có mật độ dịng nhiệt khơng đổi q = 12500 W/m2, tốc độ gió 0.1 m/s Sau mơ ta đươc kết sau : Hình 4.2: Bộ tản nhiệt lớp khơng khí bao quanh Hình 4.3: Mặt cắt ngang tản nhiệt SVTH: Lạc Thái Vinh – Phạm Thế Nhiều Luan van 23 BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN GVHD TS ĐẶNG THÀNH TRUNG Hình 4.4: Bề mặt tản nhiệt đầu khơng khí vào Hình 4.5: Bề mặt tản nhiệt đầu khơng khí Hình 4.6: Mặt cắt lớp khơng khí đầu SVTH: Lạc Thái Vinh – Phạm Thế Nhiều Luan van 24 BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN GVHD TS ĐẶNG THÀNH TRUNG 4.1.2 Trường hợp đối lưu cưỡng Nhiệt truyền từ gia nhiệt (thay cho chip máy tính) có mật độ dịng nhiệt khơng đổi q = 12500 W/m2 , tốc độ gió 1.2 m/s, điều kiện nhiệt độ môi trường t=300C Sau mô ta kết sau : Hình 4.7: Bộ tản nhiệt lớp khơng khí bao quanh Hình 4.8: Mặt cắt ngang tản nhiệt SVTH: Lạc Thái Vinh – Phạm Thế Nhiều Luan van 25 BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN GVHD TS ĐẶNG THÀNH TRUNG Hình 4.9: Bề mặt tản nhiệt đầu khơng khí vào Hình 4.10: Bề mặt tản nhiệt đầu khơng khí Hình 4.11: Mặt cắt lớp khơng khí đầu SVTH: Lạc Thái Vinh – Phạm Thế Nhiều Luan van 26 BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN GVHD TS ĐẶNG THÀNH TRUNG 4.2 Thực nghiệm Phương thức thực nghiệm Gắn hai đầu cảm biến đo nhiệt độ lên bề mặt gia nhiệt Bôi lớp keo truyền nhiệt lên bề mặt gia nhiệt để lắp đầy khoảng trống gia nhiệt tản nhiệt Chọn điểm bề mặt dãy cánh tản nhiệt ( cánh trung tâm ) gắn đầu cảm biến nhiệt để đo thay đổi nhiệt độ bề mặt cánh Cấp nhiệt cho tản nhiệt công suất 20% (12W ) tiến hành đo Mô thực nghiệm điều kiện đối lưu tự nhiên theo phương pháp giữ nguyên công suất gia nhiệt khảo sát nhiệt độ nhiều điểm bề mặt cánh tản nhiệt (cánh trung tâm) Các bước tiến hành thực ta thu kết từ thực nghiệm mô sau: Bảng 1: Bảng biến thiên nhiệt độ điểm bề mặt cánh cánh tản nhiệt với công suất 12W, q =12500 W/m2, u=0.1m/s Biến thiên nhiệt độ điểm bề mặt cánh cánh tản nhiệt với công suất 12W Vị trí Thực nghiệm (0C) Mơ (0C) 30.2 31 34,4 35.8 37.6 38.4 38.9 40.5 41.2 42.4 42.7 43.9 44 45.1 45.6 46 46.3 46.6 SVTH: Lạc Thái Vinh – Phạm Thế Nhiều Luan van 27 BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN GVHD TS ĐẶNG THÀNH TRUNG Hình 4.12: Biểu đồ so sánh nhiệt độ thực nghiệm mô công suất 12W(đối lưu tự nhiên) Bảng 2: Bảng biến thiên nhiệt độ điểm bề mặt cánh cánh tản nhiệt với công suất 12W, q=12500 W/m2, u=1.2m/s Biến thiên nhiệt độ điểm bề mặt cánh cánh tản nhiệt với cơng suất 12W Vị trí Thực nghiệm (0C) Mô (0C) 31.3 30.5 32.2 33.2 33.3 34.9 34.9 36.3 35.7 37.5 36.8 38.4 38.2 39.3 39.4 39.9 39.6 40.3 SVTH: Lạc Thái Vinh – Phạm Thế Nhiều Luan van 28 BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN GVHD TS ĐẶNG THÀNH TRUNG Hình 4.13: Biểu đồ so sánh nhiệt độ thí nghiệm mô công suất 12W 4.3 Nhận xét Qua biểu đồ so sánh nhiệt độ thí nghiệm mô công suất 12W, ta thấy đường đặc tính thực nghiệm mơ gần Điều cho thấy mô thực nghiệm có xác cao, có giá trị đánh giá, nghiên cứu Giải nhiệt đối lưu cưỡng có nhiệt độ giảm 50C so với đối lưu tự nhiên, trình làm mát diễn tốt Tuy nhiên, tồn giá trị khác sai số từ đo, điều kiện khách quan từ người tiến hành đo SVTH: Lạc Thái Vinh – Phạm Thế Nhiều Luan van 29 BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN GVHD TS ĐẶNG THÀNH TRUNG PHẦN V : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết Luận Một lần phải khẳng định, tản nhiệt cho loại thiết bị, linh kiện nói chung tản nhiệt cho bo mạch chủ nói riêng nhiệm vụ tất yếu trình tối ưu hóa sản phẩm nhà sản xuất, giảm tối đa lượng lượng tiêu thụ Cùng với xu hướng nhóm nghiên cứu dựa vào kiến thức học, chọn lựa để mô tiến hành đo thực nghiệm để so sánh kết dựa khác cách thức truyền nhiệt điều kiện mật độ dòng nhiệt khơng đổi Bên cạnh q trình nghiên cứu, nhóm chúng tơi hướng dẫn, giúp đỡ tận GVC.ThS Lê Kim Dưỡng TS Đặng Thành Trung hoàn thành sách Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật xem xét đồng ý xuất Bộ sách gồm quyển: 5.1.1 Mô số học COMSOL Multiphysics Cuốn sách chắt lọc tổng hợp kiến thức nhất, Comsol nhằm giới thiệu đến quý độc giả công cụ hỗ trợ đắc lực thân thiện mô số, sách viết tinh thần tiếp cận tối đa tiềm mô số Comsol với nhiều phiên bản, chủ yếu dựa phiên 3.5 Cuốn sách nghiên cứu số chuyên sâu sử dụng chủ yếu cho sinh viên trường Đại học, học viện sau Đại học nhà nghiên cứu có quan tâm 5.1.2 COMSOL Multiphysics ứng dụng truyền nhiệt lưu chất Cuốn sách trình bày cách cụ thể thao tác để xây dựng nên mô hình truyền nhiệt dịng chảy lưu chất Comsol Multiphysics Cùng với bước xử lý để bạn xuất kết cuối Qua đó, bạn thấy rõ đặc tính truyền nhiệt dòng chảy lưu chất thiết bị trường nhiệt độ, gradient nhiệt độ, hệ số tỏa nhiệt đối lưu, mật độ dòng nhiệt, phân bố vận tốc, tổn thất áp suất qua thiết bị, ứng suất lực xốy,…Trong đó, số đặc tính quan trọng khảo sát phương pháp số gradient nhiệt độ… 5.2 Kiến Nghị Đây hướng nghiên cứu dành cho tản nhiệt bo mạch chủ máy tính Nhưng với điều kiện thực trạng nước ta, cịn phạm trù mẻ, cần quan tâm đầu tư nghiên cứu nhiều Bên cạnh đó, cịn có nhiều hạn chế, nên kết đem lại chưa thật xác, cần phải nghiên cứu, nâng cấp để tối ưu SVTH: Lạc Thái Vinh – Phạm Thế Nhiều Luan van 30 BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN GVHD TS ĐẶNG THÀNH TRUNG TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Alessandro Barba, Barbara Musi, and Marco Spiga, Performance of a polymeric heat sink with circular microchannels, Applied Thermal Engineering 26 (2006) 787–794 [2] Yoav Peles, Ali Ko sar, Chandan Mishra, Chih-Jung Kuo, and Brandon Schneider, Forced convective heat transfer across a pin fin micro heat sink, International Journal of Heat and Mass Transfer 48 (2005) 3615–3627 [3] Dorin Lelea, The heat transfer and fl uid fl ow of a partially heated microchannel heat sink, International Communications in Heat and Mass Transfer (2009) [4] J Koo and C Kleinstreuer , Analysis of surface roughness effects on heat transfer in micro-conduits, International Journal of Heat and Mass Transfer 48 (2005) 2625–2634 [5] Mô Phỏng Số Học Bằng COMSOL Multiphysics, Đặng Thành Trung, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật, 2012 [6] COMSOL Multiphysics Ứng Dụng Trong Truyền Nhiệt Và Lưu Chất, Đặng Thành Trung, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật, 2012 [7] Tài liệu chuyên ngành, tài liệu tham khảo thông qua thư viện, thầy cơ, bạn bè tìm kiếm mạng Internet COMSOL Multyphysics version 3.5, User’s Guide, September 2008 COMSOL Multyphysics version 3.5, Modeling Guide, September 2008 COMSOL Multyphysics version 3.5, AC/DC Module - Model Library, September 2008 COMSOL Multyphysics version 3.5, Acoustics Module - Model Library, September 2008 COMSOL Multyphysics version 3.5, Chemical Engineering Module - Model Library, September 2008 COMSOL Multyphysics version 3.5, Earth Science Module - Model Library, September 2008 Thanhtrung Dang, Jyh-tong Teng, and Jiann-cherng Chu, A study on the simulation and experiment of a microchannel counter-flow heat exchanger, Applied Thermal Engineering, Volume 30, Issues 14-15, 2010, pp 2163-2172 (SCI) Thanhtrung Dang, Jyh-tong Teng, and Jiann-Cherng Chu, Pressure drop and heat transfer characteristics of microchannel heat exchangers: a review of numerical simulation and experimental data, International Journal of Microscale and Nanoscale Thermal and Fluid Transport Phenomena, Vol 2, Issue 3, 2011, pp 1-24 Thanhtrung Dang and Jyh-tong Teng, Comparison on the heat transfer and pressure drop of the microchannel and minichannel heat exchangers, Heat and Mass Transfer, Vol, 47, 2011, pp 1311-1322 (SCI) SVTH: Lạc Thái Vinh – Phạm Thế Nhiều Luan van 31 S K L 0 Luan van ... tơi muốn nghiên cứu sâu vào trình tản nhiệt tản nhiệt điều kiện mật độ dòng nhiệt không đổi hai chế độ đối lưu tự nhiên đối lưu cưỡng thông qua việc mô trình tản nhiệt tản nhiệt với điều kiện biên... Đối tượng nghiên cứu: tản nhiệt lấy từ chipset bán cầu bắc bo mạch chủ MSI E350IA-E45 Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu trình tản nhiệt tảnh nhiệt điều kiện mật độ dịng nhiệt khơng đổi chế độ đối lưu... KHOA : CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGÀNH : CƠNG NGHỆ NHIỆT – ĐIỆN LẠNH NIÊN KHĨA : 2008 – 2012 ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT CỦA BỘ TẢN NHIỆT TRONG ĐIỀU KIỆN MẬT ĐỘ DỊNG NHIỆT KHƠNG ĐỔI Ngày giao