Desarrollo de una simulación dinámica de un ciclo de refrigeración bifásica con bomba de líquido utilizando micro-canales

Abstract

Este documento presenta el desarrollo de una simulación dinámica unidimensional y bidimensional realizada para conocer el comportamiento de las propiedades termodinámicas como lo son la temperatura, la presión, la calidad del vapor y el coeficiente de transferencia de calor en flujo bifásico a través de micro-canales, bajo la influencia de fluctuaciones de flujo de calor variable y constantes, utilizado refrigerante R134a (1,1,1,2 Tetrafluoroetano), para el enfriamiento de microprocesadores. Los resultados obtenidos mediante la simulación dinámica computacional fueron validados con datos experimentales obtenidos a través de un banco experimental ubicado en la escuela de ingeniera de Sao Carlos, los cuales arrojaron que las correlaciones utilizadas en la respectiva simulación tiene un error del 18 % en propiedades como lo son la temperatura y la calidad del vapor. A través de la simulación por diferencias finitas a lo largo de la longitud del micro-evaporador y en diferentes instantes de tiempos, se pudo evidenciar que la zona amortiguamiento conformada por materiales conductores ayuda a que el flujo de calor generado sea distribuido de manera uniforme en toda la longitud y además que se garantice el flujo critico de calor (CHF). Los valores del coeficiente de transferencia de calor obtenidos a lo largo de la región bifásica son altamente favorable para el rechazo de calor de los microprocesadores obteniendo valores de hasta 17000 [], conservando el rango de temperatura óptima para su funcionamiento de 47 a 50 ºC y logrando a través del ciclo de refrigeración ahorros energéticos en el consumo de potencia.