Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2017. / Submitted by Priscilla Sousa (priscillasousa@bce.unb.br) on 2017-10-06T14:44:17Z
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Previous issue date: 2017-10-09 / O presente trabalho, de cunho experimental, tem como objetivo investigar o processo de resfriamento em um componente eletrônico (célula Peltier) utilizando convecção forçada interna (tema 1), convecção forçada externa (tema 2) e convecção natural (tema 3). Para o primeiro tema, os testes foram realizados em uma célula Peltier (fonte de calor) encaixada em uma régua com e sem promotores de turbulência para velocidades variando de 3 a 15 m/s, abrangendo uma faixa de Reynolds entre 8140 e 40701. Os promotores de turbulência utilizados consistiam em arranjos de cilindros, em 6 configurações diferentes. Para o problema envolvendo convecção forçada externa foi desenvolvido um suporte possibilitando a variação do ângulo de ataque entre o componente aquecido e o escoamento de 0 a 90 graus em relação ao escoamento. Foram utilizadas as mesmas velocidades do primeiro problema. Já para o estudo de convecção natural foi utilizado o mesmo suporte da convecção forçada externa dentro de um cubo de acrílico com dimensões muito superiores as da célula Peltier. Os testes foram realizados para variação do ângulo de ataque entre 0 e 90 graus em relação a horizontal e utilizando 5 pares de tensões e correntes diferentes para alterar a temperatura da célula Peltier. A análise do processo de resfriamento para o tema 1 foi realizada da proposição de correlações Reynolds-Nusselt que representassem o efeito de novas geometrias configuracionais de promotores de turbulência. A mesma análise foi realizada para os testes do tema 2, porém com ênfase na influência do ângulo formado entre escoamento e componente aquecido nas taxas de troca de calor fluido-parede. A análise do tema 3 foi realizada através do número de Nusselt e do número de Rayleigh. Para o primeiro tema apresentamos os arranjos operacionais mais eficientes medidos do ponto de vista de maximização das taxas de troca de calor utilizando arranjos de promotores de turbulência. Para o Tema 2 foi observado que a configuração a 0 graus foi a que apresentou a maior transferência de calor para todos os números de Reynolds. Já para o tema 3 a configuração de 90 graus foi a que obteve um maior coeficiente de transferência de calor para todos os pares de tensão e corrente, e consequentemente maiores valores nos números de Nusselt. Todos os resultados obtidos são interpretados a luz de interpretações físicas baseadas na fenomenologia do escoamento e complementadas por análises de escala. / The experimental investigation presented is aimed on of the cooling process of an electronic component, represented by a Peltier cell. Such cooling is achieved via internal forced convection (first topic), external forced convection (second topic) and natural convection (third topic). Regarding the forced internal convection, measurements were made on a Peltier cell mounted on a rule with, and without, the turbulence promoters for incident flow velocities ranging from 3 to 15 m/s (8140 ≤ Re ≤ 40701). Such turbulence promoters consist in cylinders in six different arrangements. For the external forced convection an adaptive mount was employed, enabling the measurements on different attack angles between cell and flow direction ranging from 0 to 90 degrees. Same flow velocities applied to the internal convection were set to the external forced convection. Regarding the natural convection, measurements were made using the same setup employed on the external forced convection inside an acrylic cube much bigger than the Peltier cell. Natural convection investigations were conduced for different inclination angles 0 to 90 degrees on five different voltage and electric current intensities, resulting in 5 different temperatures on the Peltier cell. The cooling investigation conduced at the first topic was based on proposed Reynolds-Nusselt correlations, which represents the effect of different geometries of the turbulence promoters on the cooling process. A similar analysis was conduced on the second topic, although focused on the effect of the resultant angle on the heat transfer properties between the air and the cell. The analysis on the third topic was developed from the Nusselt and Rayleigh numbers. At the first topic, different arrangements are presented and a effectiveness evaluation is conduced, aimed on the optimization of the heat transfer properties for each arrangement. At the second topic it could be observed that the horizontal configuration resulted in a maximum heat transfer for all Reynolds numbers investigated. On the other hand, it was possible to measure a maximum heat transfer coefficient at the 90 degrees configuration, for all voltage-current intensity approached, resulting in higher Nusselt numbers measured. The obtained results are related to physical interpretations
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unb.br:10482/24769 |
| Date | 04 August 2017 |
| Creators | Campos Júnior, Alencar Caldeira |
| Contributors | Gontijo, Rafael Gabler |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UnB, instname:Universidade de Brasília, instacron:UNB |
| Rights | A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data., info:eu-repo/semantics/openAccess |
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