El criterio de la mínima generación de entropía (mge) para el diseño óptimo de disipadores de calor y su solución mediante algoritmos de optimización global

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dc.contributor.advisorCorrea Cely, Carlos Rodrigo
dc.contributor.advisorAmaya Contreras, Iván Mauricio
dc.contributor.authorCruz Duarte, Jorge Mario
dc.date.accessioned2024-03-03T22:03:59Z
dc.date.available2015
dc.date.available2024-03-03T22:03:59Z
dc.date.created2015
dc.date.issued2015
dc.description.abstractEn esta tesis se aborda el problema de transferencia de calor inherente a los componentes electrónicos, y debido al calentamiento por efecto Joule. Este problema se agrava con el incremento de la escala de integración y las frecuencias de reloj en los circuitos integrados, siendo entonces la transferencia de calor una de las limitantes de diseño. La solución, aún muy marcada en nuestros días, consiste en el uso de los disipadores para incrementar la velocidad y capacidad de liberar el calor internamente generado. Por ello, este trabajo trata sobre el diseño óptimo de estos elementos calefactores, mediante la minimización de su entropía generada. Para ello, se emplearon métodos de optimización global como Recocido Simulado, Enjambre de Partículas Unificado y La Espiral. En esta investigación se estudiaron diversos escenarios de diseño, relacionados con disipadores de microcanales rectangulares, utilizando distintos materiales de construcción, fluidos de trabajo y condiciones de operación. Se observó, de las simulaciones realizadas, que al utilizar aire húmedo con cualquier material, se mejora en un 2,7% la eficiencia del disipador con respecto al aire seco. Además, esta suposición constituye una aproximación más cercana a la realidad, aunque se deben tener en cuenta los posibles riesgos para el dispositivo electrónico. Por otra parte, se encontró que los disipadores de SiC y AlN presentaron mejores resultados en términos de entropía generada, en un 2,9% y 1,3%, comparados con los de Si y Al, respectivamente. Incluso, éstos pueden mejorarse si se emplea NH3 como fluido de trabajo en lugar del aire seco.
dc.description.abstractenglishThis thesis deals with the heat transfer problem that is inherent to electronic devices: heating by Joule effect. This problem worsens with the increase in scale of integration and in clock rates. Therefore, heat transfer is a design constraint. A common solution, even nowadays, is to use heat sinks for increasing the rate and capacity of heat removal. Hence, the present work deals with the optimal design of these heat sinks, minimising its generated entropy. For that, we used global optimisation methods like Simulated Annealing, Particle Swarm Optimisation, and Spiral Optimisation. In this research we studied several design scenarios, related with rectangular microchannel heat sinks, and considering different bulk materials, working fluids, and operating conditions. From the simulations carried out, we observed an increase of 2.7% in , when using moist air instead of dry air as a working fluid, and for any bulk material. This fluid assumption is a good approach to reality, although it can jeopardize the electronic device. Moreover, we found that SiC and AlN heat sinks show better results in terms of generated entropy, in 2.9% and 1.3%, compared with heat sinks made of Si and Al, respectively. Nonetheless, they can still be improved by using NH3 as
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería Electrónica
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/32356
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicomecánicas
dc.publisher.programMaestría en Ingeniería Electrónica
dc.publisher.schoolEscuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
dc.subjectDiseño Óptimo
dc.subjectDisipador De Calor
dc.subjectMínima Generación De Entropía
dc.subjectMicroelectrónica.
dc.subject.keywordOptimal Design
dc.subject.keywordHeat Sink
dc.subject.keywordEntropy Generation Minimisation
dc.subject.keywordMicroelectronic.
dc.titleEl criterio de la mínima generación de entropía (mge) para el diseño óptimo de disipadores de calor y su solución mediante algoritmos de optimización global
dc.title.englishOptimal design of heat sinks through the entropy generation minimisation (egm) criterion and global optimisation algorithms .
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestria
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