CFD-CHT study of a simplified microchannel cooling system based on the nucleate boiling approach.

Abstract

[ES] La refrigeración por microcanales se ha convertido en un método destacado de gestión térmica, que ha atraído un interés considerable en diversas industrias, en particular en los sectores de la electrónica, el aeroespacial y el de la automoción. La eficiencia mejorada de transferencia de calor facilitada por los microcanales, atribuida a su elevada relación superficie-volumen, eleva la eficacia térmica y la confiabilidad de los sistemas de refrigeración. Esta tesis examina la eficiencia de enfriamiento de la transferencia de calor por ebullición nucleada en un diseño de microcanal simplificado. Inicialmente, se establece un modelo de transferencia de calor conjugada de dinámica de fluidos computacional (CFD-CHT) para explorar el impacto de la dinámica de burbujas en la transferencia de calor dentro del microcanal. Posteriormente, los resultados del CFD-CHT se verifican utilizando datos experimentales obtenidos de pruebas realizadas en el modelo físico del microcanal. Además, el estudio experimental incorpora técnicas ópticas para capturar visualmente la formación de burbujas.

[EN] Microchannel cooling has emerged as a prominent thermal management approach, attracting considerable interest from various industries, notably in the electronics, aerospace, and automotive sectors. The enhanced heat transfer facilitated by microchannels, attributed to their elevated surface area-to-volume ratio, elevates the thermal efficiency and dependability of cooling systems. This thesis examines the refrigeration efficiency of nucleate boiling heat transfer in a simplified cooling microchannel design. Initially, a Computational Fluid Dynamics-Conjugate Heat Transfer (CFD-CHT) model is established to explore the impact of bubble dynamics on heat transfer within the microchannel. Subsequently, the CFD-CHT results are verified using experimental data obtained from tests conducted on the microchannel physical model. Furthermore, the experimental study incorporates optical techniques to visually capture the formation of bubbles.