Hcmute nghiên cứu ảnh hưởng của đặc tính lưu chất đến sự giải nhiệt cho đèn led

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 ẢNH HUỞNG CỦA ÐẶC TÍNH LUU CHẤT ÐẾN SỰ GIẢI NHIỆT CHO ÐÈN LED S K C0 3 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 BỘ MƠN CƠNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐẶC TÍNH LƯU CHẤT ĐẾN SỰ GIẢI NHIỆT CHO ĐÈN LED GVHD : T.S Đặng Thành Trung SVTH : Nguyễn Tấn Sa 08113042 : Nguyễn Nhật Linh 08113072 TP HCM 19/8/2012 Luan van BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC GVHD: TS ĐẶNG THÀNH TRUNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc *********** *********** NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Khoa : CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Bộ Mơn : CƠNG NGHỆ NHIỆT - ĐIỆN LẠNH Niên Khóa : 2008 - 2012 Đề Tài: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG ĐẶC TÍNH CỦA LƯU CHẤT ĐẾN SỰ GIẢI NHIỆT CỦA ĐÈN LED Ngày giao đề tài : 20/10/2011 Ngày hoàn thành đề tài : 15/08/2012 Giáo Viên Hướng Dẫn : TS Đặng Thành Trung Sinh Viên Thực Hiện : Nguyên nhật Linh 08113072 Nguyễn Tấn Sa 08113042 Chủ Nhiệm Bộ Môn Giáo Viên Hướng Dẫn GVC.TS Lê Xuân Hòa TS Đặng Thành Trung Luan van GVHD: TS ĐẶNG THÀNH TRUNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC LỜI MỞ ĐẦU Truyền nhiệt môn học nghiên cứu trình truyền nhiệt xảy tự nhiên kỹ thuật Ngày nay, với tiến khoa học công nghệ hàng loạt vấn đề liên quan có truyền nhiệt Do đó, truyền nhiệt nghiên cứu ứng dụng rộng rãi, có gắn bó mật thiết với nhiều ngành kỹ thuật khác Đặc biệt chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt, việc nghiên cứu trình truyền nhiệt phức tạp truyền nhiệt xảy nhiều chủng loại thiết bị ngành nhiệt ngành khác như: thiết bị lượng, thiết bị điều hịa khơng khí thơng gió, thiết bị ngành chế biến thực phẩm, luyện kim, hóa chất,… Q trình truyền nhiệt thiết bị trình phức tạp dựa ba hình thức trao đổi nhiệt là: trao đổi nhiệt dẫn nhiệt, trao đổi nhiệt đối lưu trao đổi nhiệt xạ Trong sách trình bày cách cụ thể thao tác để xây dựng nên hình dáng mơ hình COMSOL Multiphysics Cùng với bước xử lý để bạn tạo kết cuối Qua đó, bạn thấy rõ trình truyền nhiệt thiết bị, trường nhiệt độ hiển thị bề mặt mơ hình, đồ thị biểu diễn thay đổi nhiệt độ thiết bị Dựa sở các bài báo về tản nhiê ̣t cho đèn LED, các kiế n thức đã ho ̣c ghế nhà trường và đă ̣c biê ̣t là từ công trình nghiên cứu quá trình truyề n nhiê ̣t thông qua phầ n mề m mô phỏng số COMSOL Mutiphysics, nhóm chúng em đã tiế n hành thực hiê ̣n đề tài ‘‘NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG ĐẶC TÍNH LƯU CHẤT ĐẾN SỰ GIẢI NHIỆT CHO ĐÈN LED’’ Đề tài này hứa he ̣n mở mô ̣t hướng nghiên cứu mới cho các ba ̣n sinh viên ngành nhiê ̣t, có thể ứng du ̣ng rô ̣ng raĩ vào thực tiễn cho các nhà sản xuấ t và ta ̣o sở để các ba ̣n có thể tiế p tu ̣c nghiên ứu cao sau đa ̣i ho ̣c Trong trình nghiên cứu chúng em gặp nhiều khó khăn viêc tìm tài liệu lĩnh vực mẻ sinh viên ngành nhiệt-điện lạnh nên khó tránh khỏi thiếu sót Kính mong q Thầy Cơ bảo thêm Qua đây, nhóm chúng em xin gởi lời cám ơn chân thành đến Thầy Cô môn tận tình hướng dẫn giúp đỡ suốt thời gian học tập vừa qua Qua nhóm chúng em xin gởi lời cám ơn chân thành đến Thầy Đặng Thành Trung - người trực tiếp hướng dẫn đồ án tốt nghiệp cơng trình nghiên cứu khoa học Nhóm sinh viên thực Luan van GVHD: TS ĐẶNG THÀNH TRUNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Nhận xét GVHD Ngày tháng năm 2012 Giáo viên hướng dẫn TS Đặng Thành Trung Luan van GVHD: TS ĐẶNG THÀNH TRUNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC MỤC LỤC Lời mở đầu 02 Chương Giới thiệu 05 Chương Pháp nghiên cứu, mục đích lý thuyết mô số COMSOL MULTIPHYSICS 07 2.1 Phương pháp nghiên cứu 07 2.2 Mục đích đề tài 07 2.3 Mô số học COMSOL Multiphysics 07 Chương 3.1 3.2 Chương 4.1 4.2 Chương Hệ thống thí nghiệm 18 Các thiết bị hệ thống thí nghiệm 18 Hướng dẫn sử dụng đo áp suất nhiệt độ Các kết thảo luận Mơ hình nghiên cứu – mơ hình đèn led đưa nghiên cứu Q trình thí nghiệm Kết luận kiến nghị 20 23 23 23 30 5.1 Kết luận 30 5.2 Kiến nghị 30 Tài liệu kham khảo 31 Luan van GVHD: TS ĐẶNG THÀNH TRUNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Chương 1: GIỚI THIỆU Ngày nay, phát triển mạnh mẽ khoa học kĩ thuật sản phẩm đời đáp ứng nhu cầu ngày khó tính người tiêu dùng Sự tiến khoa học đem đến cho người sản phẩm tiện nghi vật chất lẫn tinh thần Các sản phẩm dần khắc phục khuyết điểm sản phẩm trước đem lại chất lượng tốt Trong đó, lĩnh vực giải nhiệt cho linh kiện điện - điện tử nghiên cứu phát triển toàn giới nhằm đem lại hiệu giải nhiệt cao Có nhiều nhà khoa học giới quan tâm đén lĩnh vực Trong số có Barba, ơng cộng [1] nghiên cứu số hoàn thiện, tổn thất áp suất, trường nhiệt độ nhiệt trở tản nhiệt micro dùng vật liệu tổng hợp Kết tạo mơ hình chiều để 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 dựa giả định dòng chảy phát triển hồn tồn đối lưu cưỡng Phía tản nhiệt nhận dòng nhiệt khơng đổi phía dùng điều kiện đoạn nhiệt Kết thu khả quan khớp với thực nghiệm 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 dịng 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 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 Các nghiên cứu khoa học diễn mạnh mẽ phát triển sâu rộng nhiều lĩnh vực, đặc biệt lĩnh vực khoa học kỹ thuật Các nghiên cứu thường thực nhiều phương pháp khác nhau, phổ biến phương pháp mô thực nghiệm Khi có mơ hình tốn học hệ thống thực người ta tìm hiểu thơng tin hệ thống nhiều cách Trong trường hợp mơ hình tương đối đơn giản, người ta dùng phương pháp giải tích, ngược lại người ta dùng phương pháp số Phương pháp giải tích cho ta lời giải tổng quát phương pháp số cho ta lời giải bước tính với điều kiện xác định, muốn lời giải đạt độ xác cao, bước tính phải tăng lên đủ lớn Đối với hệ thống lớn, có cấu trúc phức tạp, có quan hệ tác động qua lại hệ với trung Luan van GVHD: TS ĐẶNG THÀNH TRUNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC tâm điều khiển, hệ thống với mơi trường xung quanh, có yếu tố ngẫu nhiên tác động,…thì phương pháp giải tích tỏ bất lực Trong trường hợp người ta phải dùng phương pháp mô Bản chất phương pháp mơ xây dựng mơ hình số thể phần mềm máy tính Người ta mơ hình hóa thân hệ thống với mối quan hệ nội đồng thời mơ hình hóa môi trường xung quanh, nơi hệ thống làm việc, với quan hệ tác động qua lại hệ thống mơi trường xung quanh Khi có mơ hình số người ta tiến hành thực nghiệm mơ hình Các thực nghiệm lặp lặp lại nhiều lần kết đánh giá theo xác suất Kết xác số lần thực nghiệm nhiều Các phương pháp mơ số địi hỏi khối lượng tính lớn Điều giải dễ dàng úng dụng phần mềm hỗ trợ, phần mềm mô số học Q trình mơ xây dựng mơ hình từ thực tế, sau tiến hành thiết lập cho mơ hình tính tốn để tao kết hiên thị Từ biết các đặc tính nghiên cứu để so sánh với thực nghiệm Như với việc sử dụng mơ phong số nghiên cứu đạt kết giống với thực nghiệm Các mơ hình xây dựng giống thực nghiệm khả dự đoán hành vi hệ thực tức mơ tả phát triển hệ thực theo thời gian Luan van GVHD: TS ĐẶNG THÀNH TRUNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Chương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, MỤC ĐÍCH VÀ LÝ THUYẾT VỀ MÔ PHỎNG SỐ BẰNG COMSOL MULTIPHYSICS 2.1 Phương pháp nghiên cứu - Tham khảo tài liệu nước hướng dẫn sử dụng phần mềm COMSOL MULTIPHYSICS viết lại thành tài liệu tiếng Việt - Trao đổi kinh nghiệm từ anh chị khóa trước, bảo thầy cô Đặc biệt thầy Đặng Thành Trung - Tập sử dụng phần mềm mô số COMSOL MULTIPHYSICS Từ sử dụng phần mềm để mơ lại mơ hình mà nhóm nghiên cứu - Mơ thực nghiệm mơ hình nhà sản xuất mơ hình nhóm thiết kế để tìm ảnh hưởng lưu chất đến việc giải nhiệt đèn LED Mục đích đề tài 2.2 Sử dụng phần mềm mô số COMSOL MULTIPHYSICS để mơ lại mơ hình với ảnh hưởng khác lưu chất - Phân tích đặc tính truyền nhiệt so sánh mơ hình mô thực nghiệm - Tạo tiên đề việc ứng dụng phần mềm COMSOL phần mềm mô số khác để nghiên cứu lĩnh vực Kỹ thuật Nhiệt, quan tâm giới 2.3 - Mô số học Comsol Multiphysics 2.3.1 Mơi trường COMSOL Multiphysics COMSOL Multiphysics có môi trường tương tác mạnh mẽ mô 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 Nó mở rộng mơ hình thơng thường cách dễ dàng mơ hình đa vật lý để giải tượng làm cho tương thích Chúng ta tiếp cận COMSOL Multiphysics chương trình bình thường khác thơng qua giao diện đồ họa linh hoạt chương trình biên soạn ngơn ngữ biên soạn COMSOL ngôn ngữ MATLAB 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 [4,5] Sử dụng chế độ ứng dụng này, thực nhiều kiểu phân tích bao gồm:  Các phân tích phụ thuộc vào thời gian ổn định Luan van GVHD: TS ĐẶNG THÀNH TRUNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC  Các phân tích tuyến tính phi tuyến  Các phân tích phương thức Phương trình vi phần phần hình thành dựa tảng định luật khoa học tạo nên mơ hình với dải rộng khoa học tượng kỹ thuật Vì vậy, sử dụng COMSOL Multiphysics để mô số học nhiều phạm vi ứng dụng, :  Âm học  Sinh học  Các phản ứng hóa học  Khuếch tán  Điện tử  Động lực học chất lưu  Pin nhiên liệu điện hóa học  Địa vật lý  Truyền nhiệt  Cơ điện tử micro (MEMS)  Kỹ thuật sóng cực ngắn  Quang học  Lượng tử ánh sáng  Chuyển động không gian rỗng  Cơ học lượng tử  Các phận tần số vô tuyến  Thiết bị bán dẫn  Cơ kết cấu  Sự lan truyền sống Có nhiều ứng dụng thực tế bao gồm liên kết đồng thời hệ thống đa vật lý giải thơng qua phương trình vi phân phần 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 Các module tùy chọn riêng sử dụng công nghệ phương pháp giải riêng theo quy tắc đặc biệt Bao gồm module tùy chọn riêng sau:  Module AC/DC  Module âm học  Module kỹ thuật hóa học  Module khoa học trái đất Luan van GVHD: TS ĐẶNG THÀNH TRUNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Sơ đồ mạch hình vẽ - Gồm 16 chân đầu cắm dây USB để kết nối máy tính  Mạch đo nhiệt độ, áp suất: - Mạch đo nhiệt độ áp suất có tất 30 chân Hình 3.3 Mạch đo nhiệt độ áp suất Hình 3.4 Mơ tả chân mạch đo nhiệt độ Nhiệm vụ: Cảm biến nhiệt độ từ bề mặt cánh tản nhiệt hay bề mặt đáy đèn LED Luan van 19 GVHD: TS ĐẶNG THÀNH TRUNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 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 - +4, -25: cảm biến nhiệt độ số - +26, -27: cảm biến nhiệt đố số - +28, -29: cảm biến nhiệt độ số - 30: mass 3.2 Hướng dẫn sử dụng đo áp suất nhiệt độ Hình 3.5 Bộ đo áp suất nhiệt độ Luan van 20 GVHD: TS ĐẶNG THÀNH TRUNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 3.2.1 Cài đặt phần mềm Ta cần cài đặt phần mềm CardTMC vào máy tính Phần mềm hỗ trợ q trình thí nghiệm Với phần mềm ta điều chỉnh cơng suất mạch gia nhiệt, nhiệt độ môi trường … hiển thị nhiệt độ áp suất đo trình làm thí nghiệm 3.2.2 Cách đấu nối phận với Cấp 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 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 (như giới thiệu Hình 3.6 Sơ đồ kết nối phận với 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 Ta cần kết nối dây từ cổng USB mạch gia nhiệt mạch đo áp suất, nhiệt độ vào máy tính để thực việc thí nghiệm Sau hình ảnh q trình thí nghiệm Luan van 21 GVHD: TS ĐẶNG THÀNH TRUNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Hình 3.7 Hình ảnh thiết bị thí nghiệm Q trình thí nghiệm: Ta sử dụng đầu cảm biến nhiệt độ để xác định nhiệt độ đế đèn LED cánh tản nhiệt đầu cảm biến nhiệt độ gắn vào đế đèn LED, đầu ta gắn vào cánh tản nhiệt Bên cạnh ta sử dụng thiết bị đo nhiệt độ môi trường bên ngồi để lấy số liệu mơ sau Tiếp theo mở phần mềm CardTMC, cấp nguồn cho đèn LED, quan sát biến đổi nhiệt độ phần mềm CardTMC đợi đến nhiệt độ điểm ổn định (ít giao động) Đọc lưu kết lại để so sánh với kết trình mô mà điều kiện mô phải trùng khớp với q trình thí nghiệm (Nhiệt độ bề mặt đáy, nhiệt độ mơi trường) Hình 3.8 Thầy Đặng Thành Trung hướng dẫn nhóm làm thí nghiệm phòng LAB ngành Nhiệt Luan van 22 GVHD: TS ĐẶNG THÀNH TRUNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Chương : CÁC KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Mơ hình nghiên cứu - Mơ hình đèn Led đưa nghiên cứu Mơ hình gồm có đèn Led bóng đèn với cơng suất 7W Trên bóng đèn có gắn tản nhiệt với hình dáng trụ xung quanh cánh tản nhiệt Mục đích nhằm giải nhiệt cho đèn Led Đó mơ hình nhà thiết kế, từ mơ hình thiết kế mơ hình tản nhiệt khác cho đèn Led so sánh hiệu giải nhiệt Dưới mơ hình thiết kế sau Dựa vào kích thước cụm đèn Led bề mặt tiếp nhiệt nên tản nhiệt thiết kế cho diện tích truyền nhiệt từ đèn Led sang tối đa Mẫu thiết kế tản nhiệt với cánh thẳng mặt tròn xẻ rãnh phù hợp với kích thước với đèn Led Hình 4.1Bộ tản nhiệt khơng xẻ rảnh cho cụm đèn led Mơ hình thiết kế hỗ trợ phần mềm Inventor Sau import vào phần mềm COMSOL Multiphysics 4.2 Q trình thí nghiệm a Trường hợp đối lưu tự nhiên Lượng nhiệt truyền từ đèn qua tản nhiệt khơng đổi, vận tốc gió mơi trường xung quanh xem 0.1 m/s Các thông số kim loại khơng khí có sẵn thư viện vật liệu Comsol Q trình thí nghiệm tiến hành sau Cho đầu cảm biến nhiệt độ vào cánh tản nhiệt điều kiện chưa thắp sáng đèn, thông số cảm biến trùng với thông số nhiệt độ môi trường Luan van 23 GVHD: TS ĐẶNG THÀNH TRUNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Đây hình ảnh lúc tiến hành thí nghiệm Ta có nhiệt độ mơi trường nhiệt độ đáy tản nhiệt sau : Nhiệt độ môi trường (0C) Nhiệt độ đáy tản nhiệt (0C) 29.5 49.7 Khi tiến hành thí nghiệm đến trạng thái nhiệt độ ổn định ta có kết sau Thí (0C) Chiều (mm) nghiệm dài 46.1 47.5 48.4 46.7 10 30 40 60 Khi đưa vào mô Comsol Multiphysic : Mơ hình import vào Comsol Luan van 24 GVHD: TS ĐẶNG THÀNH TRUNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Hình 4.2: Mẫu sau đưa vào phần mềm COMSOL Multiphysics Cũng với điều kiện nhiệt độ môi trường nhiệt độ đáy tản nhiệt ta mơ kết sau: Hình 4.3: Mẫu sau mô Nhiệt độ đèn truyền sang cánh tản nhiệt với vị trí bề mặt khác nhiệt độ sau: Luan van 25 GVHD: TS ĐẶNG THÀNH TRUNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Hình 4.4: Bề mặt cánh bên phải Hình 4.5: Phần cánh Luan van 26 GVHD: TS ĐẶNG THÀNH TRUNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Hình 4.6: Phần cánh phía bên trái Từ mơ thực nghiệm ta có bảng số liệu sau Thí (0C) nghiệm 46.1 47.5 48.4 46.7 Mô (0C) 45 49.4 49.6 45.5 Chiều (mm) 10 30 40 60 dài nhiệt độ ( C) 60 50 thí nghiệm mơ 40 30 20 40 60 80 chiều dài (mm) Hình 4.7: Biểu đồ so sánh theo mẫu Luan van 27 GVHD: TS ĐẶNG THÀNH TRUNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Từ số liệu thí nghiệm mơ ta có biểu đồ so sánh chênh lệch nhiệt độ trường hợp Từ biểu đồ cho thấy kết thực nghiệm mô sai số lớn 4% Ngun nhân q trình thí nghiệm có độ xác chưa cao nhiệt độ thay đổi theo nhiệt độ mơi trường, nên cần thí nghiệm thời điểm định Lượng gió đối lưu tự nhiên nhỏ khoảng 0.1-0.2m/s phịng đóng kín b Trường hợp đối lưu cưỡng Ta có điều kiện thí nghiệm giống với trường hợp đối lưu tự nhiên, với trường hợp đối lưu cưỡng để tạo gió ta sử dụng quạt với tốc độ quạt đo đo tốc độ gió tốc độ gió đo 1.2m/s Điều kiện thí nghiệm Nhiệt độ mơi trường (0C) 29.5 Nhiệt độ đáy tản nhiệt ( C) 38.5 Vận tốc gió (m/s) 1.2 Với thí nghiệm thực tế giống với đối lưu tự nhiên kết thể bảng Mơ hình vào Comsol giải với kết sau: Hình 4.8: Mơ hình sau giải Comsol Sau dùng thêm quạt để tạo đối lưu cưỡng với tốc độ gió 1.2 m/s ta thấy giảm nhiệt độ rõ rệt đáy tản nhiệt Nhiệt độ đáy tản nhiệt khơng có gió 49.70C cịn có gió giảm xuống cịn 38.50C Luan van 28 GVHD: TS ĐẶNG THÀNH TRUNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Nhiệt độ phân bố cánh sau: Hình 4.9: Nhiệt độ phân bố cánh Comsol Ta có bảng kết mô thực nghiệm sau: Thí nghiệm (0C) Mơ (0C) Chiều dài (mm) 35 37 37.5 38 34.5 10 36.5 30 37 40 37.5 60 Từ bảng kết ta biểu diễn chúng biểu đồ để so sánh: nhiệt độ ( C) 40 38 36 34 thí nghiệm mô 32 30 20 40 60 chiều dài (mm) Hình 4.10: Biểu đồ so sánh thực nghiệm mô Từ biểu đồ cho thấy chênh lệch nhiệt độ thí nghiệm mơ khơng lớn đối lưu cưỡng gió mơi trường thí nghiệm mơ khơng có khác Từ cho thấy với đối lưu cưỡng nhiệt độ giảm cách đáng kể so với trường hợp đối lưu tự nhiên Là nhiệt độ từ 49.7 xuống cịn 38.50C Từ thấy Luan van 29 GVHD: TS ĐẶNG THÀNH TRUNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ảnh hưởng lưu chất đến giải nhiệt Led lớn Nếu Led giải nhiệt hiệu sử dụng tăng cao hơn, tuổi thọ đèn Led lâu hơn, với việc sử giải nhiêt cho Led tiết kiệm chi phí sản xuất chip Led giá thành chíp Led chiếm đến 75% giá thành Chương : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Có thể khẳng định việc nghiên cứu hiệu tản nhiệt cho đèn LED nói riêng linh kiện điện – điện tử nói chung nhiệm vụ tất yếu q trình tối ưu hóa sản phẩm nhà sản xuất Bên cạnh q trình nghiên cứu, nhóm chúng em hướng dẫn, giúp đỡ tận 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 mơ 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 dịng 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 khơng thể khảo sát phương pháp số gradient nhiệt độ… 5.2 Kiến nghị Với kết khả quan thu từ đề tài mở hướng nghiên cứu cho sinh viên ngành Nhiệt nói riêng sinh viên ham mê nghiên cứu khoa học nói chung Đề tài cho thấy tín hiệu tơt cơng nghệ tan nhiệt cho thiết bị điên tử Do đó, cần có quan tâm đầu tư nhiều để hướng ngghiên cứu xa tương lai Luan van 30 GVHD: TS ĐẶNG THÀNH TRUNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Alessandro Barba, Barbara Musi, Marco Spiga , Performance of a polymeric heat sink with circular microchannels, Applied Thermal Engineering 26 (2006) 787–794 [2] Yoav Peles *, Ali Ko s ar, Chandan Mishra, Chih-Jung Kuo, 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, 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] COMSOL Multyphysics version 3.5, User’s Guide, September 2008 [6] COMSOL Multyphysics version 3.5, Modeling Guide, September 2008 [7] COMSOL Multyphysics version 3.5, AC/DC Module - Model Library, September 2008 [8] COMSOL Multyphysics version 3.5, Acoustics Module - Model Library, September 2008 [9] COMSOL Multyphysics version 3.5, Chemical Engineering Module - Model Library, September 2008 [10] COMSOL Multyphysics version 3.5, Earth Science Module - Model Library, September 2008 [11] Mô Phỏng Số Học Bằng COMSOL Multiphysics, Đặng Thành Trung, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật, 2012 [12] Cơ sở Truyền Nhiệt; Hồng Đình Tín; Nhà xuất đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh [13] 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) [14] 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 [15] 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) [16] Thanhtrung Dang and Jyh-tong Teng, Numerical and experimental studies of the impact of flow arrangement on the behavior of heat transfer of a microchannel heat exchanger, IAENG International Journal of Applied Mathematics, Volume 40 Issue 3, 2010, pp 207 - 213 (EI) Luan van 31 GVHD: TS ĐẶNG THÀNH TRUNG BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC [17] Thanhtrung Dang, Jyh-tong Teng and Jiann-cherng Chu, Effect of flow arrangement on the heat transfer behaviors of a microchannel heat exchanger, Lecture Notes in Engineering and Computer Science, Volume 2182, Issue 1, 2010, pp 2209-2214 (EI) [18] Thanhtrung Dang, Yaw-Jen Chang and Jyh-tong Teng, A study on the simulations of a trapezoidal shaped micro heat exchanger, Journal of Advanced Engineering, Volume 4, No 4, October 2009, pp 397-402 [19] Thanhtrung Dang, and Jyh-tong Teng, Numerical simulation of a microchannel heat exchanger using steady-state and time-dependent solvers, ASME 2010 International Mechanical Engineering Congress & Exposition (IMECE2010), Vancouver, Canada, 2010, pp.1-10 (EI) [20] Thanhtrung Dang, and Jyh-tong Teng Effect of the Substrate Thickness of Counterflow Microchannel Heat Exchangers on the Heat Transfer Behaviors, the proceeding of the International Symposium on Computer, Communication, Control and Automation 2010 (3CA2010), Tainan, Taiwan, May, 2010, pp 17-20 (EI, ISTP) [21] Thanhtrung Dang, Jyh-tong Teng, and Jiann-cherng Chu, Effect of flow arrangement on the heat transfer behaviors of a microchannel heat exchanger, the proceeding of the International MultiConference of Engineers and Computer Scientists 2010 (IMECS2010), Hong Kong, March, 2010, pp 2209-2214 (Best Student Paper Award) [22] Thanhtrung Dang, Jyh-tong Teng, and Jiann-cherng Chu, Single-phase Heat Transfer and Fluid Flow Phenomena of Microchannel Heat Exchangers, Heat Exchangers/Book, InTech Publisher 2012, pp 249-288 [23] Thanhtrung Dang, and Jyh-tong Teng, Influence of flow arrangement on the performance index for an aluminium microchannel heat exchanger, IAENG Transactions on Engineering Technologies Volume 5, the American Institute of Physics (AIP), Vol 1285, October 2010, pp 576-590 Luan van 32 Luan van