Influence of moist air in copper heat sinks: Analysis through the entropy generation minimization criterion

La influencia del aire húmedo en disipadores de calor de cobre: Análisis a través del criterio de mínima generación de entropía

Son muchos los factores que afectan la transferencia de calor durante el enfriamiento de los dispositivos electrónicos modernos. En la actualidad, el conocimiento acumulado proviene del modelado, la simulación, y la experimentación. Esto permite predecir y calcular características de fenómenos de transferencia de calor, hasta cierto punto. Ejemplos de ello incluyen la cantidad de calor generado y removido, las propiedades físicas necesarias para un fluido de trabajo, y las propiedades requeridas para el material de un disipador de calor, entre otros parámetros. Este artículo describe algunos resultados de simulación utilizando aire con un valor de humedad relativa dado (10, 50 y 90  %). Su influencia en el proceso de transferencia de calor también fue analizado. Los resultados muestran un efecto medible del uso de aire humedecido en lugar del aire seco y del cobre como material del disipador. La tasa de transferencia de calor incrementó alrededor de 20 %, utilizando aire con 90 % de humedad relativa que atraviesa un disipador de calor de microcanales rectangulares hecho de cobre.

Introducción

El uso de disipadores de calor con una eficiencia térmica óptima es primordial para preservar la integridad de los dispositivos electrónicos. De ahí que sea un tema de investigación bien definido en la actualidad. Los equipos electrónicos que funcionan a altas velocidades de reloj requieren niveles de rendimiento que liberan grandes cantidades de energía en forma de calor. Diferentes enfoques basados en el modelado, la simulación y la experimentación han dado lugar a varias propuestas, como los cambios en la geometría, el material a granel y el fluido de trabajo, así como sus propiedades fisicoquímicas. En la actualidad, los disipadores de calor de microcanales de sección transversal rectangular se utilizan ampliamente debido a su simplicidad, facilidad de fabricación y alta eficiencia de disipación de energía térmica. Sin embargo, su rendimiento aún debe mejorarse mediante modificaciones sistemáticas.