Controllo termico di componenti elettronici in un canale con nanofluidi in convezione mista

SOMMARIO Pagina 1 Il presente lavoro di tesi ha lo scopo di studiare, dal punto di vista dell’efficienza dello scambio termico, l’utilizzo di nanofluidi in convezione mista all’interno di un canale, che schematizza un sistema con schede elettroniche, rappresentate come piastre piane, che sviluppano una potenza termica, dissipata per effetto Joule, a cui corrisponde un flusso termico di 2000 W/m 2 . In particolare, sono state condotte simulazioni al variare della concentrazione delle nanoparticelle, con conseguente confronto tra raffreddamento con acqua pura e con miscela di acqua pura aggiunta di nanoparticelle. Tale studio è stato sviluppato considerando un regime di moto laminare, transitorio, e bi-dimensionale. Il nanofluido è composto da un fluido base, che nei casi proposti in questo lavoro è acqua, nel quale sono disperse particelle di allumina, caratterizzate da dimensioni nanometriche. Questa circostanza fa si che il nanofluido risultante abbia delle capacità di scambio termico piø elevate rispetto al fluido base. I risultati di questo studio possono essere utilizzati in varie applicazioni ingegneristiche, ad esempio nel controllo termico dei componenti elettronici; I chip logici arrivano spesso ad elevatissime frequenze, nell'ordine di diversi gigahertz, con conseguenti problemi di raffreddamento. Per questo motivo si cerca di migliorare i meccanismi di scambio termico, in quanto la temperatura è un parametro fondamentale per preservare il corretto funzionamento, l’integrità e l’efficienza di chip, transistor, etc. Le equazioni che governano il problema termo-fluidodinamico (continuità, quantità di moto, energia) sono state risolte numericamente tramite l’ausilio del calcolatore e del software commerciale Fluent v6.3.26. La tesi è strutturata in 6 capitoli. Nel primo capitolo verranno introdotti cenni di scambio termico. Tutte le modalità con cui avviene lo scambio di calore in natura ed analizzeremo brevemente ognuna di esse, in modo da avere una panoramica generale di come avviene lo scambio termico.