CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN. Giới thiệu thiết bị tản nhiệt microchannel. Ứng dụng kênh tản nhiệt. Tính cấp thiết của đề tài.
Lý do chọn đề tài. Mục tiêu đề tài. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu.
Phạm vi nghiên cứu .3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT. Các nghiên cứu trong và ngoài nước. Nghiên cứu trong nước. Nghiên cứu ngoài nước.
Phương pháp và công cụ nghiên cứu. Phương pháp Taguchi. Công cụ Autodesk Inventor Professional. Công cụ Ansys WorkBench Student.
Công cụ Matlab. Công cụ Minitab. 6 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG VÀ MÔ PHỎNG MODEL. Thiết lập model theo phương pháp Taguchi.
Cơ sở sử dụng bảng Taguchi phù hợp với Model. Xây dựng Model theo phương pháp Taguchi. Xây dựng model bằng phần mềm Inventer. Mô phỏng bằng phần mềm Ansys.
Thiết lập Geometry. Thiết lập Mesh. Thiết lập các thông số và chạy mô phỏng .33 CHƯƠNG 4: XỬ LÝ KẾT QUẢ BẰNG PHẦN MỀM MINITAB. Tạo bảng Taguchi trong Minitab.
Phân tích kết quả mô phỏng để tối ưu từng biến. Phân tích taguchi. Phân tích anova. So sánh kết quả giữa phương pháp taguchi và anova.
Phân tích kết quả mô phỏng để tối ưu theo đa biến. Các bước phân tích kết quả để tối ưu theo đa biến. Kết quả của từng cặp biến. 66 CHƯƠNG 5: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRƯỜNG NHIỆT ĐỘ CỦA MODEL ĐƯỢC GIA CÔNG.
Chọn mô hình gia công. Chọn điểm xét trường nhiệt độ, vẽ đồ thị trường nhiệt độ trên các sườn và xuất dữ liệu ra excel .70 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. Hướng phát triển .77 TÀI LIỆU THAM KHẢO .78 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Quạt tản nhiệt micro của Intel [1].2: Thiết bị ngưng tụ micro [2].1: Các bước thiết kế theo phương pháp Taguchi [4].1: Kênh tản nhiệt micro.2: Mô hình tổng quát.3: Thông số kích thước của vi kênh.4: Thông số kích thước của nắp kênh.5: Thông số kích thước của điện trở.6: Thông số kích thước của nhựa Glass.7: Thông số kích thước của nhựa Bakelite.8: Thông số kích thước của ống dẫn nước.9: Mô hình nước.10: Mô hình hoàn chỉnh.11: Giao diện ứng dụng Workbench.13: Chọn edit Geometry.14: Giao diện DesignModeler.16: Sau khi import model.17: Chọn đối tượng → Booclean.18: Model nước đã được Booclean thống nhất thành 1 khối.19: Đặt tên cho các khối.20: Hợp thể các khối thành khối thống nhất.21: Liên kết mục A2 và B2.22: Giao diện Mesh.23: Thiết lập vật liệu lỏng cho khối nước.24: Thiết lập cài đặt để chia lưới.25: Thiết lập thông số Element Size.26: Kết quả chia lưới.27: Các thông số skewness, aspect ratio, elements.28: Bảng chất lượng thông số skewness.29: Mẫu đặt tên.49: Kết quả hàm randn cho thông số nhiệt độ.50: Kết quả hàm randn cho thông số vận tốc.51: Kết quả hàm randn cho thông số mật độ dòng nhiệt.52: Liên kết Mesh vào setup.53: Giao diện Setup.57: Thông số vật liệu nước.58: Thông số vật liệu thép.59: Thông số vật liệu Bakelite.60: Thông số vật liệu Plexiglass.61: Điều chỉnh vật liệu các bộ phận Model.62: Thông số mặt phẳng Water inlet.63: Thiết lập thông số mật độ dòng nhiệt.65: Thông báo initialization hoàn tất.66: Calculation hoàn tất.67: Thông báo Calculation hoàn tất.68: Results/Fluid Flow (fluent).69: Giao diện Results.74: Range/of Contours.75: Cài đặt lấy kết quả T khối.76: Trường nhiệt độ Tkhoi.77: Cài đặt lấy kết quả T nước.78: Trường nhiệt độ T nước (1).79: Trường nhiệt độ T nước (2).80: Cài đặt lấy kết quả T nước ra.81: Trường nhiệt độ T nước ra.82: Cài đặt lấy kết quả P.83: Trường áp suất P (1).84: Trường áp suất P (2).85: Cài đặt lấy kết quả V.86: Trường vận tốc V (1).87: Trường vận tốc V (2).88: Cài đặt lấy kết quả V nước ra.89: Trường vận tốc V nước ra.1: Giao diện Create Taguchi Design.2: Giao diện Display Available Designs.3: Giao diện Designs.4: Thiết lập thông số bảng Taguchi.5: Giao diện Analyze Taguchi Design.6: Giao diện Options.7: Đồ thị Mean Effects Plot for SN ratios.8: Đồ thị Mean Effects Plot for SN ratios của T khối max.9: Đồ thị Mean Effects Plot for SN ratios của Delta P nước.10: Đồ thị Mean Effects Plot for SN ratios của V nước ra.11: Giao diện Fit Regression Model.12: Giao diện Define Custom Response Surface Design.13: Giao diện Anlyze Response Surface.14: Giao diện Response Optimizer.16: Đồ thị tối ưu hóa cho T khối max và Delta P nước.4: Nắp ngoài và cổng nước vào.5: Vị trí đặt các điểm xét trên mỗi sườn.6: Giao diện Details of Line.7: Giao diện Details of Point Cloud.8: Bố cục các điểm xét trên mỗi sườn.9: Giao diện Export.10: Đồ thị trường nhiệt độ trung bình trên Sườn 1.11: Đồ thị trường nhiệt độ trung bình trên Sườn 2.12: Đồ thị trường nhiệt độ trung bình trên Sườn 3.13: Đồ thị trường nhiệt độ trung bình trên Sườn 4.14: Đồ thị trường nhiệt độ trung bình trên Sườn 5.15: Đồ thị trường nhiệt độ trung bình trên Sườn 6.16: Đồ thị trường nhiệt độ trung bình trên Sườn 7.17: Đồ thị trường nhiệt độ trung bình trên Sườn 8.18: Đồ thị trường nhiệt độ trung bình trên Sườn 9.19: Đồ thị trường nhiệt độ trung bình trên Sườn 10.20: Trường nhiệt độ trung bình giữa tất cả sườn trong kênh. 76 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Bảng trực giao Taguchi L27.2: Các yếu tố và cấp độ theo phương pháp Taguchi.3: Xây dựng 27 Model theo phương pháp Taguchi.4: Bổ sung kích thước của kênh Trapezoidal.5: Thông số đầu vào theo điều kiện thực tế.6: Kết quả nhiệt độ mô phỏng lần 1.7: Kết quả nhiệt độ mô phỏng lần 2.8: Kết quả áp suất nước mô phỏng.9: Kết quả vận tốc mô phỏng.1: Response Table for Signal to Noise Ratios.2: Response Table for Signal to Noise Ratios của T khối max.3: Response Table for Signal to Noise Ratios của Delta P nước.4: Response Table for Signal to Noise Ratios của V nước ra.5: Phân tích Anova từ Analysis of Variance cho Delta T khối Max.6: Phân tích Anova từ Analysis of Variance cho Delta P nước.7: Phân tích Anova từ Analysis of Variance cho V nước ra.64 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.
Giới thiệu thiết bị tản nhiệt microchannel Tản nhiệt là cụm từ không còn quá xa lạ gì với thời đại hiện nay, với mỗi thiết bị điện tử hoạt động đều tỏa ra một lượng nhiệt nhất định ra môi trường tuy nhiên nếu các thiết bị có khả năng tỏa nhiệt cao do đòi hỏi công suất làm việc lớn, việc tỏa nhiệt đối lưu tự nhiên sẽ không đạt được hiệu quả giải nhiệt mà còn gây hư hại cho thiết bị nhất là khi thiết bị này đặt trong một không gian hẹp vì thế các thiết bị tản nhiệt ra đời nhằm khắc phục các yếu tố tiêu cực này. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ sản xuất vi mạch, con người tham vọng cải tiến các vi mạch tích hợp có kích thước nhỏ chẳng hạn như micro nhưng mang lại hiệu suất cao qua đó tản nhiệt cũng được thiết kế các vi kênh có diện tích phù hợp với vi mạch và tối ưu khả năng làm mát để mạch hoạt động trong nhiệt độ cho phép. Trong bài viết này, chúng em thực hiện nghiên cứu kênh tản nhiệt micro cho điện trở có công suất là 100W bằng các phương pháp mô phỏng, phân tích ANOVA và thực nghiệm. Ứng dụng kênh tản nhiệt a.
Cho máy tính Kích thước có diện tích nhỏ hoạt động với công suất lớn đây khả năng tuyệt vời của một vi mạch máy tính, tuy nhiên vi mạch khi hoạt động lại sản sinh nhiệt độ cao do đó nhiều thiết kế tản nhiệt micro được sử dụng.1: Quạt tản nhiệt micro của Intel [1] 1 b. Cho điều hòa không khí Với cấu tạo từ các tấm mỏng có kích thước micro nối song song với nhau bằng các ống đồng chứa môi chất bên trong đi xuyên qua các tấm, thiết bị ngưng tụ dạng micro đang mang lại các hiệu quả về khả năng trao đổi nhiệt nhờ tăng diện tích tiếp xúc, giảm tiêu thụ điện năng, do các tấm micro được thiết kế với kích thước rất nhỏ và sử dụng vật liệu là nhôm nên trọng lượng của thiết bị ngưng tụ được giảm đáng kể thêm vào đó là khả năng lưu thông khí cũng đồng đều, ít cản lại dòng khí so với thiết bị ngưng tụ trước đây.2: Thiết bị ngưng tụ micro [2] 1. Tính cấp thiết của đề tài Đặc tính truyền nhiệt rất đa dạng và mang tính cục bộ chưa thể khái quát thành những qui luật chung cho kênh micro. Nước là chất lưu cơ bản có đầy đủ các tính chất vật lý và hóa học thuận lợi để nghiên cứu các qui luật chung cho thiết bị kênh micro.
Hiện nay, các đặc tính truyền nhiệt cho quá trình giải nhiệt trong kênh micro là chưa được hoàn thiện. Bởi những lý do trên, việc thực hiện đề tài “Mô Phỏng và Thực Nghiệm kênh micro” là cần thiết. Lý do chọn đề tài Đầu tiên, khả năng giải nhiệt của một thiết bị trao đổi nhiệt micro là rất quan trọng, chủ yếu là làm tăng hiệu suất hoạt động của máy móc. Nhằm tránh việc sử dụng tài nguyên quá mức, các thiết kế nhỏ gọn nhưng đạt hiệu quả cho nhu cầu con người đang rất được chú trọng.
Thứ hai, việc trao đổi nhiệt trong vi kênh vẫn là đề tài đáng quan tâm của nhà nghiên cứu khoa học, bởi các nhà nghiên cứu vẫn đưa các khả năng truyền nhiệt trong 2 kênh micro còn phụ thuộc các yếu tố: kích thước kênh, hình dáng kênh, lưu chất làm mát, độ dày kênh,… Thứ ba, điều kiện tiên quyết trước khi tạo ra sản phẩm là thiết kế và tính toán sản phẩm, đảm bảo các vi kênh tối ưu các đặc tính truyền nhiệt. Các phương pháp bền vững sẽ được dề cập nhằm giảm thiểu đi các tham số có thể gây ra lỗi từ đó việc thiết kế các tản nhiệt vi kênh được thực hiện trong phạm vi tham số tương đối và mô phỏng để chọn ra các tản nhiệt vi kênh chất lượng. Với ba lí do trên mà nhóm quyết định chọn đề tài “Mô phỏng và thực nghiệm kênh micro”. Mục tiêu đề tài Xác định khả năng truyền nhiệt của vi kênh trong thiết bị tản nhiệt thông qua nhiệt độ, áp suất, mật độ dòng nhiệt, trường nhiệt độ và trường áp suất trong quá trình mô phỏng.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1. Đối tượng nghiên cứu Thiết bị tản nhiệt kênh micro có sườn hình chữ nhật, thang và tam giác. Xác định khả năng truyền nhiệt của từng kênh. Phạm vi nghiên cứu Vật liệu chế tạo kênh micro là nhôm.
Công suất điện trở 100W. Lưu chất giải nhiệt là nước. 3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Các nghiên cứu trong và ngoài nước 2.
Nghiên cứu trong nước Đoàn Minh Hùng [8] với đề tài nghiên cứu đặc tính truyền nhiệt của quá trình ngưng tụ trong bộ trao đổi nhiệt kênh micro.